Contribution à l'étude et à la réalisation de commutateurs et de générateurs haute tension transitoires.

Contribution to the study and the realization of high voltage pulsed switches and generators

• Auteur / Autrice : Jérôme Bac
• Direction : Pierre Domens
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interrupteurs à semiconducteurs

Générateurs d'impulsions

Commutation (électricité)

Haute tension

Résumé

Le travail presenté dans cette thèse constitue une contribution au developpement de dispositifs entrant dans le cadre de la génération de fortes puissances électriques pulsées. Le chapitre 1 est consacré à l'étude de thyristors haute tension fonctionnant en transitoires rapides. Les performances de différents types de thyristors sont analysées. Un certain nombre de commutateurs que nous avons réalisés sont présentés ainsi qu'une application relative à un électrofiltre fonctionnant sous alimentation pulsée. Le chapitre 2 analyse le fonctionnement de deux dispositifs amplificateurs de tension : le générateur de Marx et le transformateur d'impulsions. Concernant les générateurs de Marx, on analyse le rôle des éléments parasites qui contribuent à leur bon fonctionnement dans une structure classique utilisant des commutateurs à gaz et l'on propose une modification de cette structure initiale afin d'en améliorer leur déclenchement. Cette étude débouche sur les réalisations de générateurs de Marx à éclateurs à air et de générateurs de Marx a thyristors. Un transformateur d'impulsions haute tension est développé afin de résoudre un problème de reproductibilité de signaux ULB. Enfin, le chapitre 3 présente notre contribution à l'étude du générateur d'onde foudre super dicom, réalisé par Thales pour le centre d'essais aeronautique de Toulouse (C. E. A. T. ). Différents moyens de déclenchement des éclateurs de ce générateur sont testés et comparés. Pour terminer, une étude comparative portant sur les performances des éclateurs à air représentatifs de ceux utilisés pour ce générateur a été menée, sous tensions continue et impulsionnelle et pour deux matériaux : le laiton et le graphite.

The work presented in this thesis constitutes a contribution to the development of devices entering within the framework of the generation of strong pulsed electric powers. Chapter 1 is devoted to the study of high voltage thyristors functioning in fast transients. The performances of various types of thyristors are analyzed. A certain number of switches which we produced are presented as well as an application relative to an electrostatic precipitator functioning under pulsed power supply. Chapter 2 analyzes the operation of two amplifying voltage devices : the Marx generator and the pulse transformer. Concerning the Marx generators, one analyzes the role of the parasitic elements which contribute to their using correct operation in a traditional structure of the switches with gas and one proposes a modification of this initial structure in order to improve their release of it. This study leads to the achievements of Marx generators with air spark-gaps and Marx generators with thyristors. A high voltage pulse transformer is developed in order to solve a problem of reproducibility of signals ulb. Finally, chapter 3 presents our contribution to the study of the lightning generator super dicom, carried out by Thales for the aeronautical center of tests of Toulouse (C. E. A. T. ). Various means of release of the spark-gaps of this generator are tested and compared. To finish, a comparative study relating to the performances of the air spark-gaps representative of those used for this generator was undertaken, under voltages continuous and pulsed and for two materials : brass and graphite.