Redresseur · Glossaire

Un redresseur est un circuit ou un appareil électrique qui convertit le courant alternatif en courant continu. Le courant alternatif change périodiquement de sens et de valeur, avec une fréquence nominale de 50 hertz dans le réseau interconnecté européen. Le courant continu, en revanche, circule toujours avec la même polarité. Le redresseur fait en sorte que le courant à la sortie ne circule que dans un seul sens. À proprement parler, le redressement seul ne fournit qu'une tension continue pulsée. Une tension continue lissée ou un courant continu régulé ne s'obtient qu'avec des étages de lissage et de régulation placés en aval, qui, en pratique, sont souvent intégrés avec le redresseur dans un même appareil.

La forme la plus simple est le redresseur à diodes. Les diodes ne laissent passer le courant pour l'essentiel que dans un seul sens. Une diode unique (redresseur simple alternance) ne laisse passer qu'une alternance sur deux. Un montage en pont de quatre diodes, le pont de Graetz, rabat l'alternance négative vers le haut et exploite ainsi les deux alternances. Dans le réseau triphasé, le pont à six pulsations est courant : six valves relient alternativement les trois conducteurs de phase aux deux bornes de courant continu, et la tension de sortie présente six pulsations par période du réseau au lieu de deux. Des condensateurs, des inductances ou des semi-conducteurs de puissance à commande active lissent cette allure, limitent les pointes de courant et maintiennent la tension ou le courant de sortie à la valeur souhaitée. Les redresseurs modernes sont donc souvent des circuits d'électronique de puissance à thyristors, IGBT, MOSFET ou semi-conducteurs en carbure de silicium, et pas seulement de simples diodes passives.

À la sortie d'un redresseur, on mesure en général une tension continue en volts et un courant continu en ampères. La puissance transmise est le produit des deux. Dans une conversion sans pertes, la puissance active à l'entrée serait égale à la puissance à la sortie. Les redresseurs réels présentent toutefois des pertes dans les semi-conducteurs, les composants magnétiques, les câbles et les filtres. Ces pertes se transforment en chaleur et déterminent en partie la taille nécessaire du refroidissement, du boîtier et des dispositifs de protection. Le rendement n'est donc pas un détail : il influe sur les coûts d'exploitation, l'encombrement et la fiabilité.

Distinction avec l'onduleur et le convertisseur

Le redresseur est souvent confondu avec l'onduleur. Tous deux relèvent de l'électronique de puissance, mais fonctionnent en sens inverse. Le redresseur fait du courant continu à partir de courant alternatif. L'onduleur fait du courant alternatif à partir de courant continu, par exemple dans les installations photovoltaïques, les batteries de stockage ou les variateurs de fréquence pour moteurs. De nombreux circuits modernes savent faire les deux : un pont actif fonctionne, selon le sens de la puissance, en redresseur ou en onduleur.

Le terme générique de convertisseur (ou convertisseur statique) désigne les appareils qui transforment l'énergie électrique d'une forme en une autre. Cela inclut les redresseurs, les onduleurs et les convertisseurs continu-continu. Un variateur de fréquence pour moteur électrique se compose typiquement d'un redresseur, d'un circuit intermédiaire à tension continue et d'un onduleur. Le courant alternatif du réseau est donc d'abord transformé en courant continu, puis l'appareil en tire un courant alternatif de fréquence et de tension adaptées au moteur. Appeler redresseur l'ensemble du variateur de fréquence n'en décrit qu'une partie.

Un chargeur n'est pas non plus la même chose qu'un redresseur. Il contient certes presque toujours un redressement, mais assume d'autres fonctions : il régule la puissance de charge, la tension et le courant, communique avec le système de gestion de la batterie, surveille les limites de température et remplit des fonctions de protection. Pour une voiture électrique, un point de charge en courant alternatif fournit du courant alternatif du réseau, et le redressement ainsi que l'adaptation de la tension sont assurés par le chargeur du véhicule (chargeur embarqué). Pour la charge rapide en courant continu, en revanche, l'importante électronique de redressement et de puissance se trouve dans la borne de recharge, en dehors du véhicule.

Pourquoi les redresseurs gagnent en importance dans le système électrique

Le réseau électrique public s'est développé historiquement comme un système en courant alternatif. Le courant alternatif se porte facilement, au moyen de transformateurs, à des niveaux de tension plus élevés ou plus bas. Ce fut longtemps l'avantage décisif pour le transport et la distribution. Or de nombreux nouveaux consommateurs, producteurs et dispositifs de stockage fonctionnent en interne en courant continu ou nécessitent un circuit intermédiaire à tension continue. Les batteries stockent l'énergie par voie électrochimique et se chargent et se déchargent en courant continu. Les modules photovoltaïques fournissent du courant continu, et les électrolyseurs d'hydrogène ont besoin de courant continu. Les centres de données, l'éclairage LED et la plupart des appareils électroniques fonctionnent eux aussi en interne avec des tensions continues.

Il y a ainsi de plus en plus d'interfaces entre le réseau en courant alternatif et les applications en courant continu. À ces endroits se trouvent des redresseurs, des onduleurs ou des convertisseurs bidirectionnels. Ils sont plus que de simples adaptateurs. Ils déterminent dans quelle mesure l'énergie circule de façon propre, rapide et compatible avec le réseau entre ces deux mondes. Leur régulation influe sur la puissance absorbée, le besoin en puissance réactive et la qualité de la tension, et, en cas de défaut, aussi sur le comportement des protections.

Dans les grandes installations industrielles, le redresseur peut marquer fortement la charge sur le réseau. Un électrolyseur d'une puissance de raccordement de plusieurs centaines de mégawatts n'est pas seulement un consommateur pour le réseau, mais un grand bloc de charge couplé par l'électronique de puissance. La technique de redressement qu'il utilise détermine en partie la régularité de sa prise de puissance, les harmoniques et le besoin en puissance réactive qui en résultent, ainsi que la souplesse avec laquelle l'installation peut réagir aux prix de l'électricité, aux signaux du réseau ou aux congestions.

Perturbations sur le réseau et harmoniques

Un malentendu répandu : un redresseur absorberait à l'entrée un courant sinusoïdal propre et fournirait à la sortie une puissance continue lisse. Pour les redresseurs simples à diodes ou à thyristors, cela n'est vrai que de façon limitée. Avec un grand condensateur de lissage, le courant n'est tiré du réseau que lorsque la tension du réseau est supérieure à la tension du condensateur, donc en impulsions courtes et élevées autour de la crête de tension. Cette forme de courant s'écarte nettement de la sinusoïde et contient des harmoniques.

Les harmoniques sont des composantes de courant ou de tension dont la fréquence est un multiple entier de la fréquence fondamentale. Dans le réseau à 50 hertz, il s'agit par exemple de 150 hertz (3e harmonique), 250 hertz (5e) ou 350 hertz (7e). Les rangs dominants dépendent du montage. Les redresseurs monophasés à condensateur produisent surtout les 3e, 5e et 7e harmoniques. Un pont triphasé idéal à six pulsations produit typiquement les rangs 5, 7, 11, 13 et ainsi de suite. Un montage à douze pulsations, composé de deux ponts déphasés, supprime largement les 5e et 7e harmoniques. Les harmoniques sollicitent davantage les transformateurs, les câbles et les condensateurs, peuvent perturber les appareils de protection et dégradent la qualité de la tension. Les grandes installations de redressement sont donc équipées de filtres, d'inductances de réseau, de montages à plusieurs pulsations ou de ponts d'entrée à commande active.

Pour les appareils raccordés au réseau public basse tension, des normes européennes de CEM fixent des valeurs limites. La norme EN IEC 61000-3-2 (en Allemagne DIN EN IEC 61000-3-2, VDE 0838-2) limite les courants harmoniques des appareils dont le courant d'entrée est inférieur ou égal à 16 A par conducteur. La norme EN 61000-3-12 (VDE 0838-12) s'applique aux appareils de plus de 16 A et de 75 A au plus par conducteur. Pour les installations plus importantes raccordées en moyenne ou haute tension, le gestionnaire de réseau examine les perturbations admissibles dans le cadre de l'évaluation du raccordement. En Allemagne, cela se fait sur la base des règles techniques de raccordement en vigueur et des conditions au point de raccordement. Les valeurs limites concrètes dépendent donc du niveau de tension, de la puissance de court-circuit du réseau et de la classe d'installation.

Les redresseurs à thyristors ont une autre particularité : ils décalent l'amorçage du courant par rapport à la tension du réseau afin de commander la tension de sortie. Plus ils le font, plus ils absorbent de puissance réactive du réseau. Les redresseurs actifs modernes à semi-conducteurs commandables à l'ouverture (Active Front End, étages PFC) peuvent en revanche conduire le courant d'entrée de façon presque sinusoïdale et en phase avec la tension. Ils atteignent ainsi un facteur de puissance proche de un. Si la conception et la régulation le prévoient, ils peuvent en outre fournir ou absorber de la puissance réactive de manière ciblée. Un simple circuit de conversion devient ainsi une interface pilotable entre l'installation et le réseau. Une meilleure compatibilité avec le réseau coûte en règle générale un investissement plus élevé et entraîne souvent un peu plus de pertes de commutation. En contrepartie, elle peut réduire les besoins en filtrage, les renforcements de réseau ou les restrictions d'exploitation.

Régulabilité, puissance et flexibilité

Les redresseurs se règlent de façon très inégale. Un redresseur à diodes non régulé suit simplement la tension d'entrée et la charge raccordée. Un redresseur à thyristors détermine, par l'angle d'amorçage, à quel moment le courant circule dans chaque alternance, et modifie ainsi la tension moyenne de sortie. Les redresseurs actifs à semi-conducteurs à commutation rapide régulent le courant, la tension et la puissance absorbée de façon nettement plus fine et plus rapide.

Cette régulabilité gagne en importance dans le système électrique, car de nombreuses nouvelles charges n'ont pas à fonctionner en permanence à puissance constante. Les parcs de recharge, les batteries de stockage, les électrolyseurs ou les procédés industriels peuvent, dans certaines limites, déplacer ou adapter leur puissance absorbée. Le redresseur est le composant qui rend techniquement possible une telle adaptation. Sans électronique de puissance appropriée, une installation théoriquement flexible reste, en pratique, inerte ou incompatible avec le réseau.

Un redresseur régulable ne crée toutefois pas à lui seul de la flexibilité. Les limites du procédé, la capacité de stockage, le raccordement au réseau, les règles de marché et les contrats entrent aussi en jeu. Un électrolyseur ne peut modifier sa puissance que dans la mesure où l'installation, l'enlèvement d'hydrogène, les systèmes auxiliaires et la stratégie d'exploitation le permettent. Une station de recharge rapide ne peut réduire sa puissance de redressement que si les souhaits des utilisateurs, l'état de la batterie et la facturation s'y prêtent. La régulabilité technique est donc une condition préalable, mais elle ne décrit pas encore la flexibilité réellement utilisable.

Les redresseurs dans la CCHT et les réseaux à courant continu

Les redresseurs jouent un rôle particulier dans le transport en courant continu haute tension, en abrégé CCHT. À une extrémité, le courant alternatif est converti en courant continu, transmis par ligne aérienne ou par câble, puis retransformé en courant alternatif à l'autre extrémité. Chaque système CCHT comporte au moins une station qui, en tant que redresseur, injecte de la puissance active dans le circuit à courant continu, et une station qui, en tant qu'onduleur, en prélève. Quelle station remplit quel rôle dépend du sens du flux de puissance. Les convertisseurs ne sont donc le plus souvent pas figés dans une seule fonction.

Il existe deux techniques de base. Les convertisseurs commutés par le réseau (LCC, Line Commutated Converter) fonctionnent avec des valves à thyristors qui peuvent être enclenchées, mais pas déclenchées activement. Ils ont besoin d'un réseau à courant alternatif raccordé et absorbent beaucoup de puissance réactive. Comme le sens du courant reste toujours le même chez eux, l'inversion du flux de puissance exige d'inverser la polarité de la tension continue. La CCHT à thyristors est aujourd'hui construite pour des puissances allant jusqu'à 6 000 MW et ±800 kV. Les convertisseurs à commutation autonome (VSC, Voltage Source Converter) fonctionnent avec des semi-conducteurs commandables à l'ouverture, tels que les IGBT. Ils peuvent fournir eux-mêmes leur puissance réactive et inversent le flux de puissance par le sens du courant, sans changer la polarité de la tension.

La CCHT est utilisée lorsque de grandes puissances doivent être transmises sur de longues distances, par des câbles sous-marins ou entre des réseaux à courant alternatif non couplés de manière synchrone. Le redresseur fait alors partie d'une station de conversion comprenant des transformateurs, des halls de valves, des filtres, un refroidissement, des dispositifs de protection et une régulation complexe. Les stations LCC, en particulier, nécessitent de grandes installations de filtrage et de compensation contre les harmoniques et pour le besoin en puissance réactive. La station de conversion peut piloter très précisément les flux de puissance, mais se comporte dans le réseau autrement qu'une ligne classique à courant alternatif.

Les réseaux locaux à courant continu sont eux aussi de plus en plus discutés, par exemple dans les centres de données, les sites industriels, les bâtiments équipés de photovoltaïque et de batteries de stockage ou dans l'infrastructure de recharge. La question se pose alors de savoir combien de fois l'énergie doit être convertie entre courant alternatif et courant continu. Chaque étage de conversion coûte des pertes et de l'argent. Les redresseurs s'inscrivent donc dans un débat plus large sur l'architecture électrique : quel niveau de tension est pertinent, où réguler, où stocker, et quelle interface reste reliée au réseau public ?

Raccourcis typiques

La phrase selon laquelle un redresseur « fait du courant continu à partir de courant alternatif » est exacte, mais passe sous silence des différences importantes. Premièrement, elle ne dit rien de la qualité du courant continu. Une tension continue pulsée, une tension continue lissée et un courant continu régulé avec précision sont des résultats techniquement différents. Une batterie, un électrolyseur et un circuit intermédiaire de convertisseur posent chacun des exigences différentes.

Deuxièmement, elle ne dit rien du comportement au point de raccordement au réseau. Deux redresseurs de même puissance de sortie peuvent produire des formes de courant, des parts de puissance réactive et des harmoniques très différentes. Pour les gestionnaires de réseau, ce n'est donc pas seulement la puissance nominale qui compte, mais aussi les caractéristiques de raccordement, les dispositifs de protection et la régulation.

Troisièmement, le redresseur est parfois traité comme un composant annexe passif. Pour les petits blocs d'alimentation, cela paraît plausible au quotidien. Pour les grandes charges électrifiées, en revanche, la technique de redressement est une partie essentielle de la planification de l'installation. Elle influe sur les coûts de raccordement, le rendement, les besoins de refroidissement, la compatibilité électromagnétique, la disponibilité et la possibilité de participer aux marchés ou de travailler au service du réseau.

Redresseur n'est donc pas le nom d'une classe d'appareils homogène au comportement toujours identique. Il désigne une fonction de conversion dont les conséquences techniques et économiques varient fortement selon le type de construction. Dans le système électrique, il marque l'endroit où le réseau, marqué par le courant alternatif, rencontre des applications fondées sur le courant continu. Qui décrit précisément cet endroit peut mieux distinguer : la simple conversion d'énergie, l'électronique de puissance régulable, la compatibilité avec le réseau et la flexibilité opérationnelle effective.

Sources

DIN EN IEC 61000-3-2 (VDE 0838-2):2023-10 – Grenzwerte für Oberschwingungsströme (Geräte-Eingangsstrom ≤ 16 A je Leiter) — DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE; 2023-10. Normenseite, Kurzdarstellung
DIN EN 61000-3-12:2025-09 – Grenzwerte für Oberschwingungsströme von Geräten mit Eingangsstrom > 16 A und ≤ 75 A je Leiter — DIN Media; 2025-09. Produktseite, Overview
Control and Protection of LCC and VSC HVDC Converter Stations — Springer; unbekannt. Abstract
Überstromschutz der Halbleiterventile und Leitungsschutz in HGÜ-Anlagen — VDE; unbekannt. Einleitung
Selbstgeführte Hochspannungsgleichstromübertragung — EnArgus (Projektträger Jülich, BMWK-Förderung); unbekannt. Glossareintrag

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Edited by eCMS on 12.11.2026 05:05