Utiliser un transformateur pour onduleur et chargeur batterie : Topologie partagée
Un seul transformateur peut servir double fonction dans un onduleur/chargeur combiné (courant hors-réseau/systèmes hybrides). Cette topologie transformateur partagé réduit coût, poids, et volume vs composants magnétiques séparés.
Comment ça marche
Structure transformateur
- Enroulement primaire : Côté haute tension (secteur AC, ex. 120/240 V)
- Enroulement(s) secondaire(s) : Côté basse tension (bus batterie, ex. 12/24/48 V)
- Enroulements auxiliaires optionnels : Commande gates, alimentations bias, détection courant
Mode onduleur (DC → AC)
- Pont H / push-pull sur secondaire (BT) commute tension batterie haute fréquence (20–50 kHz).
- Transformateur élève vers HT ; filtre sortie (LC) → onde sinusoïdale 50/60 Hz propre.
- Contrôle : PWM mode tension ou courant avec rétroaction tension.
Mode chargeur (AC → DC)
- Secteur AC appliqué au primaire (HT) via relais/contacteur.
- Secondaire redressé (pont diodes complet ou FETs synchrones) → bus DC.
- Contrôle buck/boost ou charge direct régule courant/tension batterie (profil CC/CV).
- PFC (Correction facteur puissance) souvent côté primaire pour >500 W.
Variantes topologie
| Topologie | Description | Avantages | Inconvénients |
|---|---|---|---|
| Liaison Haute Fréquence (HF) | Transformateur HF partagé, commutateurs bidirectionnels | Compact, léger, isolation galvanique | Contrôle complexe, gestion EMI |
| Fréquence secteur (50/60 Hz) | Transformateur fer partagé, commutation relais | Simple, robuste, bas coût | Lourd, encombrant, régulation limitée |
| Enroulements séparés | Enroulements onduleur/chargeur séparés même noyau | Ratios tours optimisés, pas conflit commutation | Fenêtre noyau plus grande, coût plus élevé |
Défis conception clés
- Flux puissance bidirectionnel : Commutateurs doivent bloquer tension deux sens (diodes corps, FETs anti-parallèles).
- Gestion temps mort : Évite tir direct transitions modes.
- Partage thermique : Pertes onduleur et chargeur chauffent même noyau/enroulements — dératez en conséquence.
- Intégrité isolation : Distances crépitage/clairement per IEC 62109 / UL 1741 raccordement réseau.
- Complexité contrôle : Unique DSP/MCU gère deux modes + transition + protections.
Exemples commerciaux
- Victron MultiPlus / Quattro — Liaison HF, 3000–15000 VA, fiabilité légendaire
- Outback Power FXR / Radian — Transformateur fréquence secteur, robuste
- Schneider XW Pro — Enroulements séparés, 6848 W
- Growatt SPF / SPH series — Tout-en-un HF budget
Quand utiliser transformateurs séparés
- Très haute puissance (>20 kW) — isolation thermique / défaut
- Redondance requise (télécom, médical)
- Specs onduleur et chargeur très différents (ex. onduleur 48V, chargeur 12V)
En résumé : Onduleurs/chargeurs transformateur partagé sont matures, rentables, et standard résidentiel hors-réseau. Conception requiert modélisation magnétique soignée, sélection commutateurs bidirectionnels, et coordination protections approfondie.