Onduleur
Un onduleur est un dispositif d'électronique de puissance permettant de délivrer des tensions et des courants alternatifs à partir d'une source d'énergie électrique continue. C'est la fonction inverse d'un redresseur. L'onduleur est un convertisseur statique de type continu/alternatif[1],[2],[3]. Par abus de langage, on appelle souvent « onduleur » une alimentation sans interruption (ASI), notamment les alimentations de sécurité pour ordinateurs de bureau[4]
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Principe[modifier]
Les onduleurs sont basés sur une structure en pont en H, constituée le plus souvent d'interrupteurs électroniques tels que les IGBT, des transistors de puissance ou thyristors. Par un jeu de commutations commandées de manière appropriée (généralement une modulation de largeur d'impulsion), on module la source afin d'obtenir un signal alternatif de fréquence désirée[5].
Il existe deux types d'onduleurs: les onduleurs de tension et les onduleurs de courant. On distingue aussi : les onduleurs autonomes et les onduleurs non autonomes[6].
Onduleurs autonomes[modifier]
Un onduleur autonome délivre une tension avec une fréquence soit fixe, soit ajustable par l'utilisateur[6]. Il n'a pas toujours besoin de réseau électrique pour fonctionner; par exemple un convertisseur de voyage que l'on branche sur la prise allume-cigare d'une voiture utilise le 12 V continu du véhicule pour générer du 120 V, ou 230 V, alternatif en 50 Hz, ou 60 Hz ;
Les onduleurs sont notamment employés pour la réception de la TV en mode nomade,(camping-car..), par exemple pour alimenter un terminal satellite Fransat et Canal Ready dépourvus d'entrée alimentation électrique basse tension ( ~12 V)
Onduleurs non autonomes[modifier]
Un onduleur non autonome est un montage redresseur tout thyristors (pont de Graetz) qui, en commutation naturelle assistée par le réseau auquel il est raccordé, permet un fonctionnement en onduleur (par exemple par récupération de l'énergie lors des périodes de freinage dans les entraînements à moteurs électriques DC). À la base du développement des entraînements statiques à vitesse variable pour moteurs à courant continu et alternatif, cycloconvertisseurs, onduleurs de courant pour machines synchrones et asynchrones, jusqu'à des puissances de plusieurs MW, ce type de montage est progressivement supplanté, au profit de convertisseurs à IGBT ou GTO.
Onduleurs hybrides ou Onduleurs intelligents[modifier]
Les onduleurs hybrides ou onduleurs intelligents sont une nouvelle génération dédiée aux applications d'énergie renouvelable pour l'autoconsommation et en particulier pour les panneaux solaires photovoltaïques (onduleur solaire). L'énergie des panneaux solaire photovoltaïque est active seulement pendant la journée et principalement à l'heure de midi : lle est donc fluctuante et non synchronisé avec la consommation des habitations. Il est donc nécessaire de la stocker avant réutilisation[7],[8].
Applications[modifier]
L'onduleur est l'un des montages les plus répandus de l'électronique de puissance ; il a de multiples applications :
- les alimentations de secours, BAES ;
- les alimentations sans interruption[9] ;
- le raccord des panneaux solaires au réseau électrique[10],[11] ;
- les nombreux dispositifs nécessitant de fonctionner à une fréquence spécifique[12]:
- les générateurs d'ultrasons ou d'électricité utilisés dans le domaine médical,
- l'alimentation des lampes dites à cathode froide pour le rétro-éclairage des afficheurs à cristaux liquides,[13]
- les variateurs de vitesse des machines alternatives : la tension du réseau est redressée puis un onduleur fabrique une tension dont la fréquence et la forme sont réglables[1] ;
- les convertisseurs de tension continue/continue à découpage : la tension continue est d'abord ondulée en haute fréquence (quelques dizaines ou centaines de kHz) puis appliquée à un transformateur en ferrite et enfin redressée ;
- dans le domaine de la soudure à l'arc[14] les onduleurs sont souvent appelés inverters, suivant la terminologie anglo-saxonne. Les onduleurs dans les postes à l'arc vont générer un courant alternatif monophasé à moyenne fréquence (entre 5 kHz et 20 kHz), ce qui permet d'utiliser des transformateurs élévateurs de courant nettement plus petits et légers que ceux employés traditionnellement à la fréquence du réseau, soit 50 Hz ou 60 Hz. Ces machines se caractérisent par un rapport poids / puissance faible, un déphasage (cosinus phi) très faible et une bonne adéquation en milieu hostile (conditions de chantier, alimentation fluctuante par groupe électrogène, basses ou hautes températures, etc.) ;
- dans le domaine de la réception hertzienne nomade TV grand public, les onduleurs (12 V > 230 V) permettent de brancher un téléviseur sur la prise allume-cigare.
Alimentation sans interruption[modifier]
Par abus de langage, on appelle souvent « onduleur » une alimentation sans interruption (ASI)[4] , notamment les alimentations de sécurité pour ordinateurs de bureau. En fait, l'onduleur n'est qu'une partie de cette alimentation, tout comme le « transistor » l'était pour les récepteurs de radio à transistors des années 1960. Ces alimentations de sécurité comprennent aussi des filtres, un circuit de charge, une batterie d'accumulateurs et une interface de pilotage.
L'onduleur permet de basculer sur une alimentation par batteries en cas de micro-coupure ou de coupure franche du réseau, de pics de tension ou de sous-tension[15], mais aussi de continuer à fournir l’électricité pendant le démarrage d'un groupe électrogène, et selon l'autonomie fournie par la capacité des batteries connectées à l'onduleur.
Notes et références[modifier]
- Cours électronique de puissance, Conversion continu-alternatif, Onduleurs, DUT, Université Joseph Fourrier
- Chapitre 3: Les Onduleurs, polycopié DUT Génie électrique et informatique industrielle
- Jean Noël Fiorina, Onduleurs et harmoniques (cas des charges non linéaires), Cahier Technique Merlin Gerin n° 159, 1992
- Qu'est-ce qu'un onduleur? Comment choisir? Sur le site ecus.fr
- Pierre Lefranc, Étude, conception et réalisation de circuits de commande d'IGBT de forte puissance, Thèse de doctorat, INSA de Lyon, 2005
- S. Deramond, ONDULEURS, ALIMENTATIONS DC/AC, Lycée des métiers de l'industrie Jen Dupuy, 2010
- Imeon Energy: Les Onduleurs hybride
- Chapitre 1: Les Onduleurs
- Cahier technique, Systèmes de coupure et de protection, Socomec, 2011, pp. 116
- Violaine Didier, Les Onduleurs pour Systèmes Photovoltaïques, Fonctionnement, Etat de l’Art et Etude des Performances, HESPUL, 2007
- M. Adouane, M. Haddadi, A. Malek et M. Hadjiat, Etude et conception d’un onduleur monophasé autonome géré par microcontrôleur PIC 16F876A, Revue des Energies Renouvelables Vol. 12 N°4 (2009) 543 – 550
- M. Correvon, Convertisseur de fréquence à circuit intermédiaire à tension continue (Convertisseur U), Haute École d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud
- Jim Williams, "A fourth generation of LCD backlight technology: Component and measurement improvements refine performance", Linear Technology Application Note 65, November 1995.
- Poste de soudage à l'arc 161 STL, 201 TS, Manuel de fonctionnement Thermal Arc, 2012
- Présentation de l'onduleur sur le site commentcamarche.net
