Power Inverters Explained - How do they work working principle IGBT|Leaptrend 2000W/4000W 12V to 220V Power Inverter on Camping Outdoor RV, Truck, Coffee Van, Caravan, Household Appliances, DC-AC Off-Grid Pure Sine Wave Solar Converter for Lithium LifePo4

Les onduleurs sont des dispositifs électroniques qui convertissent le courant continu (CC) en courant alternatif (CA). Ils jouent un rôle crucial dans l'alimentation des appareils nécessitant une alimentation CA en l'absence d'accès au réseau électrique ou lorsqu'une source d'alimentation portable est nécessaire. Dans cet article, nous expliquerons le principe de fonctionnement des onduleurs, en nous concentrant plus particulièrement sur la technologie IGBT (transistor bipolaire à grille isolée).

Principe de fonctionnement des onduleurs :
Le principe de fonctionnement de base d'un onduleur comprend deux étapes : l'étape de conversion CC-CC et l'étape de conversion CC-CA.

Conversion CC-CC :
La première étape de l'onduleur consiste à convertir la tension continue d'entrée en une tension plus élevée. Cette opération est généralement réalisée à l'aide d'un circuit de commutation haute fréquence, tel qu'un convertisseur élévateur ou abaisseur-élévateur. Cette étape vise à élever ou à ajuster la tension continue au niveau souhaité pour l'étape de conversion alternative suivante.

Conversion CC-CA :
Le deuxième étage de l'onduleur convertit la tension continue ajustée en courant alternatif. Il utilise des dispositifs de commutation, tels que des IGBT ou des MOSFET (transistors à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur), pour générer une onde alternative haute fréquence. Cette onde alternative haute fréquence est ensuite filtrée et mise en forme pour produire une onde de sortie alternative sinusoïdale, similaire à celle du réseau électrique.

IGBT dans les onduleurs de puissance :
Les IGBT sont couramment utilisés comme principaux dispositifs de commutation dans les onduleurs modernes. Ils combinent les avantages des MOSFET et des transistors à jonction bipolaire (BJT), ce qui les rend adaptés aux applications haute puissance. Leur grille est commandée en tension, ce qui facilite le contrôle de la commutation.

L'IGBT fonctionne comme un dispositif bipolaire commandé en tension. Il est constitué d'une structure semi-conductrice à trois couches : la couche N- (émetteur), la couche P (base) et la couche N+ (collecteur). La couche N+ sert de borne de drain pour le flux de courant.

En fonctionnement, lorsqu'une tension positive est appliquée à la borne de grille, un canal conducteur se crée entre le collecteur et l'émetteur. Cela permet au courant de circuler dans l'IGBT, comme dans un transistor bipolaire à jonction (BJT). Lorsque la tension de grille est réduite ou supprimée, l'IGBT se désactive, interrompant ainsi le flux de courant.

Dans les onduleurs, les IGBT permettent d'activer et de désactiver rapidement la tension d'entrée continue à haute fréquence, généralement comprise entre quelques kilohertz et quelques dizaines de kilohertz. Cette commutation crée une série d'impulsions haute fréquence, qui sont ensuite filtrées et mises en forme pour produire une onde alternative sinusoïdale.

Les IGBT offrent de nombreux avantages pour les onduleurs de puissance, notamment une capacité de gestion des tensions et des courants élevés, des vitesses de commutation rapides et de faibles pertes par conduction. Ces caractéristiques les rendent particulièrement adaptés aux applications haute puissance, où une conversion de puissance efficace et fiable est essentielle.

En conclusion, les onduleurs convertissent le courant continu en courant alternatif en deux étapes : la conversion CC-CC et la conversion CC-CA. Les transistors IGBT sont couramment utilisés comme principaux dispositifs de commutation dans les onduleurs en raison de leur capacité à gérer des tensions et des courants élevés, de leurs vitesses de commutation rapides et de leurs faibles pertes par conduction. Comprendre le principe de fonctionnement des onduleurs et le rôle des transistors IGBT peut aider à choisir et à utiliser l'onduleur le mieux adapté à diverses applications.