Interrupteurs rapides haute tension réalisés par mise en série de composants semi-conducteurs pour convertisseurs de forte énergie

par Rodolphe Guidini

Thèse de doctorat en Electronique, optronique et système

Sous la direction de Christian Glaize.

Soutenue en 1995

à Montpellier 2 .

mots clés

• MOS complémentaires
• Convertisseurs électriques
• Électronique de puissance
• Interrupteurs électriques
• Circuits de commutation
• Commutation (électricité)

Résumé

La principale difficulte que l'on rencontre lors de la realisation de montages serie est la repartition heterogene des tensions et des courants lors des commutations et des phases statiques. Ses origines se trouvent au niveau des composants, de leur commande et du cablage (retards, differences de vitesse, capacites parasites reparties au niveau de chaque etage, dispersion des tensions de saturation de chacun des composants en serie, courants de fuite). Les desequilibres peuvent etre attenues par les commandes de type synchrone a base de transformateurs d'impulsions, particulierement adaptees pour un grand nombre d'elements en serie. Une diminution des capacites parasites par rapport a la terre, responsables des heterogeneites du courant de puissance dans chacun des composants en serie, est egalement souhaitable. De maniere complementaire au choix de la technologie de realisation, un ecretage actif en utilisant la contre reaction puissance/commande est la solution la plus interessante pour les mosfets et les igbts. Parce que les fonctions commutation etudiees sont soumises a de fortes tensions et a de tres petites vitesses de commutation, une attention particuliere doit etre portee aux perturbations de la mesure et des commandes, aux decharges partielles et a l'adaptation des composants passifs au domaine contraignant de la haute tension. Une etude conceptuelle des fonctions commutation nous a amene a retenir l'idee d'unites modulaires pouvant etre connectees en serie. Leur avantage est d'optimiser le prix et la rapidite du depannage. Des commutateurs 15000v/2a et 30000v/600a ont ete realises a titre d'exemple. L'ensemble de ces travaux permet d'envisager la realisation de fonctions interrupteur rapides en haute tension a partir de composants ayant une tenue en tension nominale de l'ordre du kilovolt

Titre traduit

Fast high voltage switches made of serial connected semiconductor components for high energy converters

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