Des onduleurs haute performance en carbure de silicium

L’Institut Fraunhofer de recherche sur les systèmes énergétiques solaires de Fribourg (ISE) vient d’annoncer avoir développé un onduleur innovant capable d’atteindre un rendement record de 98,5% [1].

A l’origine de ce record : le recours inédit, dans la fabrication de l’onduleur, à des composants en carbure de silicium (SiC). Par rapport aux composants classiques à base de silicium (Si), les nouveaux composants en SiC permettent une commutation plus rapide et une réduction de la puissance dissipée de 30% à 50%.

"Grâce aux bonnes relations que nous entretenons avec le fabricant américain de composants CREE, nous sommes les seuls qui disposent déjà de transistors fabriqués à partir du nouveau matériau. Nous avons caractérisé ces transistors et les avons intégré dans des onduleurs existants. En adaptant ultérieurement l’appareil au nouveau matériau, il est probable que l’on puisse obtenir un rendement encore supérieur.", explique le Dr. Bruno Burger, directeur de l’équipe travaillant sur l’électronique de puissance au sein de l’ISE.

Le rendement de 98,5% a été atteint, pour une puissance nominale de 5 kW, avec un onduleur monophasé d’une topologie particulière, baptisée HERIC, que l’Institut vient de breveter. Le record n’a pas été établi qu’en termes de rendement maximal, mais aussi selon le critère du "rendement européen", rendement moyen standard pour différentes puissances. En effet, la valeur maximale du rendement n’est pas la seule caractéristique importante de l’onduleur : si possible, le rendement doit rester élevé sur une large plage de puissance.

L’Institut compte vendre des licences de cette réalisation, mais elle est pour l’instant limitée par la disponibilité du transistor SiC. Les diodes électroluminescentes (DEL) blanches, qui révolutionnent actuellement les techniques d’éclairage, constituent le principal domaine d’utilisation du SiC. Les diodes en SiC sont disponibles depuis déjà un moment, contrairement aux transistors MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect).

[1] Le rôle des onduleurs est de convertir le courant continu produit par une installation photovoltaïque en courant alternatif afin de pouvoir l’injecter sur le réseau électrique. Le rendement énergétique de l’installation est donc directement lié à celui de l’onduleur.

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