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Chapitre 1 : Les composants de forte puissance pour la traction électrique. Notions de fiabilité et durée de vie
pertes en commutation et notamment au tu rn-off, se rapprochent de celles d'un transistor
IGBT [STE-OO, EIC-OO].
Il est utilisé dans le domaine des très fortes puissances où son rendement est maximal [CAR­
97], comme celui de la distribution d'énergie ou dans les sous-stations pour la traction
ferroviaires. C'est en 1996 que la société ABB utilise les premiers IGCT, 288 au total, dans le
milieu industriel pour le système ferroviaire d'inter station "Bremen" de 1OOMW [GRÜ-98].
• Le transistor MOSFET
Avec la mise au point de composants MOSFET de moyenne puissance (300A-300V),
il devient possible de l'utiliser dans la traction électrique. Néanmoins sa gamme n'est pas
assez élevée pour apparaître dans les chaînes de traction. Il s'utilise donc dans certains
auxiliaires et pourrait voir son utilisation dévolue à l'alimentation d'alterno-démarreur pour
l'automobile.
• Le transistor IGBT
Le transistor IGBT, qui est un transistor commandable à la fermeture et à l'ouverture,
offre de nouvelles perspectives en matière de traction électrique. Il est créé au début des
années 80, et rapidement commercialisé par les japonais avant que les européens, notamment
Eupec, ne monopolisent petit à petit le marché. Les premières utilisations pour la traction en
Europe datent de 199511996 avec des onduleurs de tension pour des tramways d'Allemagne,
d'Autriche et le tramway de Grenoble.
En 1996, la mise sur le marché de modules 3300V-1200A a élargi le domaine d'utilisation des
IGBT et certaines régions françaises ont commandé des onduleurs à IGBT pour des projets de
Trains Express Régionaux (TER) [BOU-97]. Les récents progrès annoncés par les
constructeurs Mitsubishi et Eupec, ont amené les industriels de la traction dans une
perspective d'évolution en proposant des modules 3300V-I200A pour le premier et 6500V­
600A pour le second. Ces modules peuvent à présent prétendre à des fonctionnements en forte
puissance alors qu'ils étaient jusque là dévolus à évoluer dans les gammes de moyenne et
basse puissances. Néanmoins, les modules les plus rencontrés en traction électrique restent les
IGBT 3300V-1200A et 1700V-800A sous la forme dual (deux IGBT par module).
1.3 Les Gammes de puissance
Devant la gamme étendue des composants utilisés dans la traction, donc dans la moyenne
et forte puissance, il nous paraissait important de présenter une vue d'ensemble des gammes
de puissances utilisées dans ce domaine. Nous avons ainsi représenté deux graphiques (figures
1 et 2). Le premier présente la gamme de puissance en fonction de la plage de fréquence de
commutation des différents composants de puissance tandis que le deuxième illustre les
gammes de tension et de courant disponibles pour les composants cités dans les paragraphes
précédents. Sur ce dernier graphique, la gamme utilisée pour les chaînes de traction,
automobiles comme ferroviaires, est mise en évidence.
Il est important de préciser que la correspondance des courants représentés sur ces graphiques
est différente suivant les composants. A savoir que dans le cas des GTO, nous parlons du
courant commutable, dans le cas des IGBT, il s'agit du courant continu collecteur, le courant
commutable étant égal à deux fois cette valeur, et dans le cas des Thyristors et diodes, nous
parlons de courant efficace RMS.
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