Le gain d’efficacité dans l’onduleur provient du fait que l’augmentation de tension généré par le Processeur de Charges Capacitives se fait en aval de l’onduleur, contrairement à une topologie classique dans laquelle un convertisseur DC-DC élève la tension en amont de l’onduleur. Lorsque la tension d’entrée de l’onduleur est réduite, les pertes de commutation dans les transistors diminuent en raison des niveaux de tension plus faibles auxquels les ils fonctionnent. Les pertes de commutation sont principalement causées par le chevauchement de tension et de courant pendant la transition entre les états activé et désactivé du transistor. Une tension d’entrée plus faible entraîne une différence de tension réduite à travers l’appareil pendant les événements de commutation, ce qui réduit l’énergie dissipée pendant ces transitions. Par conséquent, la perte de commutation globale diminue, ce qui conduit à une efficacité améliorée et à une moindre génération de chaleur dans le système d’onduleur.

Le Processeur de Charges Capacitives opère en commutation à courant nul ou quasi nul. La commutation à courant nul (ZCS) offre des avantages significatifs pour réduire les pertes de commutation dans les transistors. Dans la commutation à courant nul, les transistors s’allument ou s’éteignent lorsque le courant qui les traverse est nul, minimisant ainsi le chevauchement entre les formes d’onde de tension et de courant pendant les transitions de commutation. Cela réduit l’énergie dissipée sous forme de chaleur pendant ces transitions, car il y a peu ou pas de courant qui circule lorsque le transistor commute, ce qui évite des pertes de puissance élevées. Par conséquent, la commutation à courant nul améliore l’efficacité globale, réduit la contrainte thermique sur les composants et augmente la durée de vie des transistors, ce qui la rend particulièrement avantageuse dans les applications d’électronique de puissance où l’efficacité est essentielle.

Lorsque la distorsion harmonique totale (THD) du courant de phase dans un moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) est réduite, les pertes de fer dans le moteur diminuent également. Les pertes de fer, qui incluent les pertes par hystérésis et par courants de Foucault, sont influencées par la forme de l’onde de courant. Un THD élevé entraîne un courant non sinusoïdal qui génère des champs magnétiques fluctuants, provoquant des pertes de fer accrues dans le noyau du stator. En réduisant le THD, la forme d’onde du courant se rapproche d’une onde sinusoïdale pure, ce qui conduit à un champ magnétique plus stable et à des variations réduites du flux du noyau. Cela se traduit par des pertes par hystérésis et par courants de Foucault plus faibles, ce qui améliore l’efficacité du moteur et réduit la production de chaleur.

Les résultats de simulation nous démontent que la technologie permet d’augmenter de 325 % la densité de puissance d’un moteur ABB BSM33C-6177 par rapport à sa puissance à tension nominale. L’augmentation de la densité de puissance vient du fait que le couple maximal est disponible jusqu’à une vitesse 325% plus élevée. Cette caractéristique rend la technologie idéale pour les applications où l’espace et le poids sont essentiels, comme dans les véhicules électriques et l’aérospatiale. Cette avancée technologique conduit à des systèmes plus compacts et plus performants avec une utilisation réduite de fer, de cuivre et d’aimants permanents.