Différence entre l'onduleur à source de tension et l'onduleur à source de courant

Le convertisseur onduleur de tension (VSI) et le convertisseur onduleur de courant (CSI) représentent deux catégories distinctes de convertisseurs, tous deux conçus pour transformer un courant continu (CC) en courant alternatif (CA). Malgré leur objectif commun, ils présentent des différences notables dans leur fonctionnement et répondent à des exigences d'application différentes.

L'électronique de puissance se concentre sur l'étude et la mise en œuvre de divers convertisseurs de puissance - appareils ou circuits électroniques qui transforment une forme d'énergie électrique en une autre adaptée à une charge spécifique. Ces convertisseurs sont classés en plusieurs types, y compris AC-to-AC, AC-to-DC, DC-to-AC, et DC-to-DC, chacun étant adapté à différents besoins de conversion d'énergie.

Un onduleur est un convertisseur de puissance spécialisé conçu pour transformer un courant continu (CC) en courant alternatif (CA). L'entrée CC présente une tension constante et fixe, tandis que la sortie CA peut avoir son amplitude et sa fréquence adaptées aux besoins spécifiques. Cette polyvalence rend les onduleurs indispensables pour générer de l'alimentation de secours à partir de batteries, faciliter la transmission par courant continu haute tension (HVDC), et permettre les variateurs de fréquence (VFD) qui ajustent la vitesse des moteurs en contrôlant la fréquence de sortie.

Un onduleur sert uniquement à convertir l'énergie électrique d'une forme à une autre, sans générer de puissance indépendamment. Il est généralement composé de transistors comme des MOSFETs ou des IGBTs pour faciliter cette conversion.

Il existe deux types principaux d'onduleurs : les onduleurs de tension (VSIs) et les onduleurs de courant (CSIs), chacun avec des avantages et des limites distincts.

Onduleur de tension (VSI)

Un VSI est conçu de telle manière que sa tension d'entrée CC reste constante, indépendamment des variations de charge. Bien que le courant d'entrée fluctue en réponse à la charge, la source CC présente une impédance interne négligeable. Cette caractéristique rend les VSIs adaptés aux charges purement résistives ou légèrement inductives, y compris les systèmes d'éclairage, les moteurs CA, et les chauffages.

Un grand condensateur est connecté en parallèle avec la source d'entrée CC pour maintenir une tension constante, assurant une variation minimale même lorsque le courant d'entrée CC s'adapte aux changements de charge. Les VSIs utilisent généralement des MOSFETs ou des IGBTs couplés à des diodes de retour (diodes de roue libre), qui sont essentielles pour gérer le flux de puissance réactive dans les circuits inductifs.

Onduleur de courant (CSI)

Dans un CSI, le courant d'entrée CC reste constant (appelé courant de liaison CC), tandis que la tension fluctue en fonction des variations de charge. La source CC présente une forte impédance interne, ce qui rend les CSIs idéaux pour les charges fortement inductives comme les moteurs à induction. Comparés aux VSIs, les CSIs offrent une meilleure résistance aux surcharges et aux courts-circuits, un avantage opérationnel clé dans les installations industrielles robustes.

Un grand inducteur est connecté en série avec la source CC pour établir une source de courant constant, car l'inducteur résiste naturellement aux changements de flux de courant. Cette conception assure que, dans un CSI, le courant d'entrée reste stable tandis que la tension s'adapte aux variations de charge.

Les CSIs utilisent généralement des thyristors dans leur configuration et n'ont pas besoin de diodes de roue libre, les distinguant des VSIs tant en termes de conception des composants que de mécanismes opérationnels.

Principales différences entre l'onduleur de tension et l'onduleur de courant

Le tableau ci-dessous présente les principales comparaisons entre les VSIs et les CSIs :