Onduleur

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Page d'aide sur l'homonymie Pour le système d'alimentation électrique de secours (dont l'onduleur décrit ci-dessous est un des composant), voir Alimentation sans interruption.

Un onduleur est un dispositif d'électronique de puissance permettant de générer des tensions et des courants alternatifs à partir d'une source d'énergie électrique de tension ou de fréquence différente. C'est la fonction inverse d'un redresseur.

Description[modifier | modifier le code]

Un onduleur pour une centrale solaire photovoltaïque.

Un onduleur est un appareil électronique permettant, par exemple, de générer un courant alternatif, à partir d'un courant continu[1],[2],[3].

Un onduleur hybride permet soit de fournir soit un courant alternatif soit un courant continu à partir d'une source de courant. Cela est particulièrement utile avec des panneaux solaires qui fournissent de l’électricité quand on n'en a pas besoin et qu'il faut stocker dans des batteries par exemple. Ce courant continu doit ensuite être converti en courant alternatif pour être utilisé.

un micro-onduleur permet, dans un petit espace, de convertir une tension continu en courant alternatif. Il en existe jusqu’à 1 000 W, voire plus, à partir d'une tension de 12 V[a], résistant à des températures de +65 °C, refroidis par convection naturelle de l'air et dont le rendement atteint 95,7 %[4].

Principe[modifier | modifier le code]

Schéma de principe d'un onduleur de tension monophasé appliqué sur une charge inductive (AB)

Les onduleurs sont basés sur une structure en pont en H, constituée le plus souvent d'interrupteurs électroniques tels que les IGBT, 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 | modifier le code]

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 ou 230 V, alternatif en 50 ou 60 Hz ;

Les onduleurs sont notamment employés pour la réception de la TV en mode nomade (récepteur satellite dans un camping-car par exemple) dépourvu d'entrée alimentation électrique basse tension (~12 V).

Onduleurs non autonomes[modifier | modifier le code]

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 motrices électriques). 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 intelligents[modifier | modifier le code]

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Boitier onduleur hybride IMEON Energy

Les onduleurs hybrides ou 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 solaires photovoltaïques est active seulement pendant la journée et essentiellement lorsque le Soleil est au zénith[b] : elle est donc fluctuante et non synchronisée avec la consommation des habitations. De ce fait, il est nécessaire de :

  • stocker l'excédent de production avant utilisation[7],[8]
  • En France métropolitaine vendre l’intégralité de sa production à EDF à un tarif préférentiel[9] évite les contraintes du stockage de l’excédent de production.

Applications[modifier | modifier le code]

Un onduleur de Toyota Prius

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[10] ;
  • le raccord des panneaux solaires au réseau électrique[11],[12] ;
  • les nombreux dispositifs nécessitant de fonctionner à une fréquence spécifique[13]:
    • 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[14],
  • 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[15] les onduleurs sont parfois 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 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 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, par exemple, de brancher un téléviseur sur la prise allume-cigare.

Alimentation sans interruption[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Alimentation sans interruption.

L'onduleur est également un composant des alimentations sans interruption (ASI). Dans le langage courant, le terme « onduleur » est d'ailleurs fréquemment employé pour désigner une telle alimentation, par exemple comme alimentation de sécurité des ordinateurs[16].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Il faut donc un courant de 100 A au niveau de la batterie!
  2. Midi solaire soit 14 h en France métropolitaine l'été.

Références[modifier | modifier le code]

  1. a et b [PDF]Cours électronique de puissance, Conversion continu-alternatif, Onduleurs, DUT, Université Joseph Fourrier
  2. [PDF] Chapitre 3: Les Onduleurs, polycopié DUT Génie électrique et informatique industrielle
  3. [PDF] Jean Noël Fiorina, Onduleurs et harmoniques (cas des charges non linéaires), Cahier Technique Merlin Gerin no 159, 1992
  4. exemple de micro-onduleur (M250), sur le site enphase.com, consulté le 29 octobre 2014
  5. [PDF] Pierre Lefranc, Étude, conception et réalisation de circuits de commande d'IGBT de forte puissance, Thèse de doctorat, INSA de Lyon, 2005
  6. a et b [PDF] S. Deramond, Onduleurs, alimentations DC/AC, Lycée des métiers de l'industrie Jen Dupuy, 2010
  7. Les onduleurs hybride, sur Imeon Energy
  8. Chapitre 1: Les Onduleurs, sur abes.fr
  9. L'obligation d'achat photovoltaïque, sur le site edf-oasolaire.fr, consulté le 8 aout 2013
  10. [PDF] Cahier technique, Systèmes de coupure et de protection, Socomec, 2011, pp. 116
  11. [PDF] Violaine Didier, Les Onduleurs pour Systèmes Photovoltaïques, Fonctionnement, État de l’Art et Étude des Performances, HESPUL, 2007
  12. [PDF] M. Adouane, M. Haddadi, A. Malek et M. Hadjiat, Étude et conception d’un onduleur monophasé autonome géré par microcontrôleur PIC 16F876A, Revue des Énergies Renouvelables Vol. 12 no 4 (2009) 543 – 550
  13. [PDF] M. Correvon, Convertisseur de fréquence à circuit intermédiaire à tension continue (Convertisseur U), Haute École d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud
  14. [PDF]+(en) Jim Williams, "A fourth generation of LCD backlight technology: Component and measurement improvements refine performance", Linear Technology Application Note 65, November 1995.
  15. [PDF] Poste de soudage à l'arc 161 STL, 201 TS, Manuel de fonctionnement, Thermal Arc, 2012
  16. Qu'est-ce qu'un onduleur? Comment choisir? Sur le site ecus.fr

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]