La production électrique des éoliennes et du photovoltaïque, la recharge des voitures électriques, ainsi que l'alimentation et le contrôle des locomotives nécessitent toujours une conversion entre courant continu et courant alternatif. Les redresseurs et les
onduleurs sont assemblés dans des armoires avec des composants ohmiques, capacitifs et inductifs. La batterie peut être logée dans la partie inférieure de l'armoire.
Bornes de recharge pour véhicules électriques
En 2021, 80 % des voitures électriques étaient rechargées à domicile ou au travail sur une prise classique grâce à un convertisseur AC/DC.
Les bornes de recharge rapide sont conçues pour des distances plus longues afin que les véhicules électriques puissent être rechargés avec une puissance élevée en peu de temps ; elles doivent être disponibles à tous les niveaux.
Les bornes de recharge sont alimentées en 220 V AC côté entrée ; une alimentation à tension plus élevée telle que 690 VAC ou 800 VAC aurait plus de sens, mais cela nécessiterait la construction et la licence d'un câblage supplémentaire. Une tâche essentielle de la borne de recharge est donc d'augmenter la tension. Les MOSFET au carbure de
silicium (SiC) ont largement remplacé les IGBT car ils ont des vitesses de commutation plus rapides et des pertes de commutation plus faibles. Plusieurs modules de charge peuvent être assemblés dans une armoire pour alimenter plusieurs voitures en même temps.
Filtres à l'entrée des armoires électriques
Des unités sans entretien sont souhaités. Les filtres empêchent la poussière et la saleté d'être aspirées dans l'armoire. Néanmoins, les filtres s'encrassent et doivent donc être
remplacés ou nettoyés régulièrement. Des filtres propres provoquent déjà de fortes pertes de pression, et des filtres sales encore plus.
Lignes de courants dans l'armoire d'un convertisseur de vitesses
Batterie pour une alimentation électrique sans intéruption
Des systèmes d'alimentation sans coupure sont installés dans les grandes centrales électriques et les centres de données afin d'alimenter les systèmes en tension pendant une courte coupure du réseau .
Étant donné que les batteries sont rarement utilisées, le défi thermique est faible.
Placement et simulation CFD du ventilateur
De nombreux composants sont placés dans l'armoire en plus des redresseurs et des onduleurs : transformateurs, bobines, résistances, filtres de ligne, interrupteurs, câbles. Nous voulons ventiler tous les composants ayant
des pertes électriques. Les redresseurs et les onduleurs ont souvent leur propre installation aéraulique avec des ventilateurs axiaux ou un circuit d'eau.
Il est souvent difficile de maintenir les distances minimales avant et après les ventilateurs. Souvent les distances ne sont pas respectées ; même si dans d'autres domaines comme la compatibilité électromagnétique ou la filtration de l'air,
les règles sont strictement respectées.
Les ventilateurs ne sont pas entièrement simulés avec la rotation des pales dans une simulation d'écoulement classique. Au lieu de cela, les courbes de ventilateur (génération de pression par rapport au débit volumique) sont spécifiées comme
données d'entrée. Les mesures des courbes sont conformes à "ISO 5801 Ventilateurs industriels". Ces courbes sont généralement trop optimistes car elles s'appliquent dans des conditions idéales. Pour le fonctionnement en armoire, cette courbe
doit généralement être déclassée de 10 %. Si les distances avant et après les ventilateurs ne sont pas respectées, alors les courbes doivent être déclassées de 20% ou 30%. Même avec ces corrections, le débit volumique mesuré de l'armoire est
souvent inférieur à celui calculé.
Ondulateurs et batteries pour le photovoltaïque
Les onduleurs photovoltaïques sont utilisés quotidiennement. Il est donc particulièrement important de ne pas dépasser les températures limites. Si les températures dans l'armoire sont trop élevées, les semi-conducteurs ne sont pas endommagés :
la puissance de sortie de l'onduleur est réduite par des mécanismes de sécurité. Le processus est appelé de-rating. La conception de la ventilation et du refroidissement devrait permettre la puissance de sortie la plus élevée même dans des
températures ambiantes et un ensoleillement extrêmes, sans climatisation car elle consomme beaucoup d'électricité.
Pertes de chaleur d'une batterie pendant la charge et la décharge
STATCOM et dispositifs pour la stabilité du réseau
Le compensateur statique synchrone ( STATCOM ), le compensateur statique synchrone en série ( SSSC ) et le contrôle de flux de puissance unifié ( UPFC ) utilisent
des IGBT pour améliorer la qualité de l'alimentation du réseau (stabilisation de la tension, compensation des harmoniques, génération et absorption de la puissance
réactive). Ils sont généralement placés dans des conteneurs extérieurs et refroidis de la même manière que les onduleurs pour le photovoltaïque, le plus souvent avec
un système de refroidissement en boucle fermée rempli d'eau déminéralisée. L'eau est en outre refroidie avec un circuit d'eau brute ou avec un échangeur de
chaleur eau-air avec ventilateurs.
