Projet terminé : Transformateur électronique "SwiSS" mettant en œuvre des composants SiC

L’image montre différents composant d’un réseau d’électricité.

Les technologies requises pour de performants systèmes électroniques de puissance à base de SiC destinés aux applications réseau ont été développées et leur application potentielle au réseau électrique suisse a été étudiée.

Dans le cadre du projet conjoint "Transformateur électronique "SwiSS" mettant en œuvre des composants SiC" du PNR 70 ont été développées les technologies requises pour de performants systèmes électroniques de puissance à base de carbure de silicium (SiC) destinés aux applications réseau projet et leur application potentielle au réseau électrique suisse a été étudiée en prenant pour exemple un transformateur SST (solid state transformer).

Sous la direction du professeur Nicola Schulz de l’Institut des aérosols et de la technique des capteurs de la Haute école spécialisée du Nord-Ouest, plusieurs nouvelles technologies, contribuant à la réalisation de systèmes électroniques de puissance efficaces, compacts et fiables à base de SiC, ont été développées par l’équipe de recherche et ont fait l’objet d’une démonstration initiale. Les principaux résultats sont une nouvelle méthode d’analyse pour l’interface SiC/SiO2 dans les transistors SiC à effet de champ à grille isolée (MOSFET) utilisant un laser à électrons libres, une méthode de refroidissement totalement passive et néanmoins performante pour les dispositifs SiC, ainsi que la mise en évidence d’un transformateur SST CA/CC extrêmement compact basé sur les derniers MOSFET SiC 10 kV, qui atteignent une efficacité inédite (phase CA/CC : 99,1 % ; phase CC/CC : 99 %). Les différentes technologies ont été conçues pour être compatibles entre elles, afin de permettre des convertisseurs associant tous les avantages dans un seul système.

De plus, les potentielles futures applications de SST SiC en Suisse ont été évaluées avec l’exemple d’un réseau de distribution réel comportant 100 transformateurs. Dans l’éventualité d’une intégration massive d’installations PV conformément aux objectifs de la Stratégie énergétique 2050, les chercheurs recommandent la technologie de transformateur hybride pour stabiliser simultanément les réseaux moyenne et basse tension, tout en minimisant l’empreinte écologique globale.