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Les nouvelles diodes SiC dopent l’efficacité des variateurs

For the business and trade press
Bruxelles, 03.12.2013

Grâce aux nouvelles diodes à carbure de silicium (SiC), Siemens et ses partenaires de recherche sont parvenus à augmenter la puissance des variateurs de fréquence de près de dix pour cent.  Dans le cadre du récent projet MV-SiC, ces diodes ont été testées sur le type de variateurs utilisés classiquement pour les grands entraînements. Les diodes SiC permettent non seulement de réduire la complexité du système mais aussi, grâce à leurs pertes plus faibles, d’augmenter l’efficacité énergétique. Elles induisent par ailleurs une hausse d’environ un tiers de la fréquence de commutation des variateurs, ce qui booste les performances et élargit la plage de vitesse des entraînements. Ce projet, piloté par Siemens, a été financé par le Ministère fédéral allemand de l’Enseignement et de la Recherche dans le cadre de son programme portant sur l’utilisation de l’électronique de puissance pour optimiser l’efficacité énergétique.

Les variateurs de fréquence permettent aux moteurs électriques de fonctionner à vitesse variable. Lorsqu’ils sont utilisés pour de grandes pompes, des compresseurs ou des navires, ces moteurs consomment ainsi jusqu’à 70 % de courant en moins que des entraînements non régulés. Sachant que les entraînements de ce type ont une puissance de plusieurs mégawatts, les économies sont considérables. Des puissances de cet ordre nécessitent des variateurs qui génèrent des tensions de plusieurs kilovolts (kV). Ils étaient composés jusqu’ici de semi-conducteurs classiques en silicium. Dans le cadre de ce projet mené en partenariat, Infineon, Curamik Electronics, TU Dresden ainsi que des experts de Siemens Drive Technologies et du département de recherche Corporate Technology (CT), ont étudié des modules à diodes à base de carbure de silicium (SiC). L’utilisation de ce substrat semi-conducteur a permis d’obtenir une tension de coupure de 6,5 kilovolts (kV) et une résistance aux courants jusqu’à 1,2 kilo-ampères (kA). 

En connectant en parallèle des puces de diodes haute tension SiC bipolaires, les chercheurs ont pu construire des modules à diodes SiC fonctionnels possédant les paramètres électriques désirés. Pour optimiser le comportement de commutation, ils ont mis au point un circuit de commande entièrement numérique, ce qui leur a permis d’augmenter fortement les fréquences et la vitesse de commutation et ainsi de réduire sensiblement les pertes dans la jonction. Siemens CT s’est particulièrement intéressé au comportement thermique des puces et des modules à diodes. Il s’agit là de facteurs cruciaux pour la fiabilité et la longévité des modules à diodes, car la tension directe baisse en fonction de l’augmentation de la température à l’intérieur de la diode SiC.  Les experts de Siemens Drive Technologies ont testé les nouveaux modules comme diodes midpoint dans des convertisseurs Sinamics GM150. Sur ce variateur standard pour entraînements mono-axe, le recours à un module à diodes SiC 6,5 kV a permis de simplifier le design, donc d’utiliser moins de matériaux, tout en améliorant l’efficacité.

Vous trouverez plus d'informations sur Internet à l’adresse Internet suivante: www.siemens.be/drives ou prenez contact avec nos spécialistes techniques au numéro 02 536 78 48 ou par e-mail : drives.be@siemens.com .

Nieuwe SiC-diodes maken omvormers efficiënter

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Le Secteur Industry de Siemens (Erlangen, Allemagne) est le leader mondial des produits et solutions écocompatibles et innovants destinés aux entreprises industrielles. Avec ses technologies d’automatisation et logiciels industriels intégrés, sa solide expertise dans les marchés verticaux et ses services technologiques, le secteur Industry de Siemens améliore la productivité, l’efficacité et la flexibilité de ses clients. Il emploie quelque 100 000 personnes dans le monde, répartis dans les divisions Industry Automation, Drive Technologies et Customer Services ainsi que la Business Unit Metals Technologies. Pour plus d‘informations, veuillez consulter le site Internet http://www.siemens.com/industry

La division Drive Technologies de Siemens (Nuremberg, Allemagne) est le premier fournisseur mondial de produits, systèmes, applications, solutions et services destinés à toute la chaîne cinématique, avec des composants électroniques et mécaniques (Integrated Drive Systems). La technologie des entraînements s’adresse aux marchés verticaux de l’industrie de processus et de production ainsi qu’au segment infrastructure et énergie. Avec ses solutions et ses produits, la division répond aux exigences essentielles de ses clients en matière de productivité, d’efficacité énergétique et de fiabilité. Pour plus d‘informations, veuillez consulter le site www.siemens.com/drives