ACROSS – Chargeur rapide pour génération d’impulsions
Ingénierie et Architecture
Le chargeur rapide développé dans ce projet, composant le nouveau générateur, fonctionne à une tension de 1.5 kV. La structure du chargeur est visible sur l’image ci-dessous et est composée d’une source continue, d’un pont complet, d’un transformateur planar moyenne fréquence et d’un redresseur à diodes.
Figure 1 : Structure d’un module du générateur.
Une structure modulaire du transformateur permet d’augmenter la flexibilité pour la génération de la tension de sortie.
La réalisation du chargeur développé est présentée sur la Figure 2. Le module est composé d’un microcontrôleur qui pilote le pont complet en technologie SiC (Silicon Carbide). Le pont complet, hachant la tension d’entrée DC, est connecté au primaire du transformateur planar. Le secondaire de ce transformateur est relié à un redresseur à diodes afin de fournir la tension DC de 1.5 kV désiré en sortie.
Figure 2 : Réalisation d’un module.
À noter que le transformateur moyenne fréquence peut être composé de un à trois secondaires à choix. Cela permet d’obtenir une grande flexibilité sur l’amplitude de la tension de sortie et donc du système de formation de l’impulsion.
Dans un premier temps, le chargeur est connecté sur une charge résistive de 1 kΩ / 2'000 W afin d’effectuer des mesures de rendement du module. Le banc d’essai est visible sur la Figure 3 a.
Figure 3 : a. Banc d’essai d’un module. b. Rendement du module selon la puissance de sortie.
La Figure 3 b montre que le rendement du module est supérieur à 90% pour une puissance de sortie au-dessus de 600 W (30% de la puissance nominale). L’obtention de ce rendement est excellente par rapport à d’autres systèmes qui peinent à atteindre 50% de rendement.
Pour terminer, le chargeur est mis en service dans le générateur d’impulsions répétitives par montena technology SA. La Figure 4 montre la mesure des impulsions d’une amplitude de 30 kV et une fréquence de répétition de 1 kHz. Le canal 1 est le courant traversant la charge de 50 Ω. Ainsi, en mesurant 600 A, cela correspond à une tension de 30 kV. Le canal 2 est la tension de sortie du chargeur. Cette tension est régulée afin de garantir la tension désirée durant les impulsions. Finalement, le canal 3 est le courant de sortie du chargeur.
Figure 4 : Mesure des impulsions répétitives du générateur de 30 kV à 1 kHz.
Un appel à projets destiné aux entreprises pour stimuler leur innovation, leur compétitivité et leur durabilité
Le projet décrit ci-dessus fait partie d'un appel à projets extraordinaire intitulé "Innovation, compétitivité et durabilité", lancé par le domaine Ingénierie et Architecture de la HES-SO. Ces fonds sont destinés aux professeur-es proches des sociétés de services et d'entreprises suisses. Les hautes écoles concernées par cet appel à projets sont :
- HE-Arc Ingénierie ;
- Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg - HEIA-FR ;
- Haute école du paysage, d'ingénierie et d'architecture de Genève (HEPIA) ;
- HES-SO Valais-Wallis - Haute Ecole d'Ingénierie - HEI ;
- Haute Ecole d'Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud - HEIG-VD ;
- CHANGINS - Haute école de viticulture et œnologie.