Site institutionnel du Laboratoire Ampère - CNRS UMR5005

Chaiyan JETTANASEN soutient sa thèse le 18 décembre 2008, Amphithéâtre 201 à l’Ecole Centrale de Lyon.

Titre de la thèse : "Modélisation par approche quadripolaire des courants de mode commun dans les associations convertisseurs-machines en aéronautique; optimisation du filtrage"

Spécialité : EEA

Directeur : Christian VOLLAIRE (Maître de Conférences, Ampère)

Jury :

• James ROUDET (Professeur, G2Elab, Grenoble, Président)
• Xavier ROBOAM (DR CNRS, LAPLACE, Toulouse, Rapporteur)
• Bélahcène MAZARI (Professeur, IRSEEM Rouen, Rapporteur)
• Régis MEURET (SAFRAN POWER, Hispano-Suiza)
• Bruno PLIQUE (Technocentre Renault)
• François COSTA (Professeur, SATIE, Cachan)

Résumé :
Dans le domaine de l’électronique de puissance, afin d’améliorer l’efficacité du fonctionnement des associations convertisseurs-machines, les semi-conducteurs utilisés pour la commutation des convertisseurs sont progressivement développés (en fonctionnant à des fréquences de plus en plus élevées). Des pertes de puissance et le bruit acoustique sont considérablement réduits, mais les perturbations électromagnétiques sont provoquées de manière très significative. La plus importante de ses perturbations est celle de mode commun (MC) qui est générée par l’effet du couplage électrostatique associé à une valeur de dv/dt élevée. Les perturbations de MC vont d’une part dégrader les roulements du moteur et d’autre part engendrer des perturbations rayonnées qui peuvent créer des dysfonctionnements dans les appareils environnants, notamment l’électronique embarquée. Ces perturbations faisant partie des problèmes de la compatibilité électromagnétique (CEM) sont de plus en plus inquiétantes, notamment dans le domaine aéronautique pour la nouvelle génération d’avions « plus électriques ». Des actionneurs pneumatiques et hydrauliques seront remplacés par des actionneurs électromécaniques (braquage des gouvernes, systèmes de freinage, train d’atterrissage,…) afin de diminuer le coût ainsi que le poids des systèmes embarqués. L’environnement dans lequel doivent fonctionner ces dispositifs est très contraignant ; tant en termes de vibrations que de température, de poids où d’encombrement. Pour assurer la sûreté de fonctionnement, il convient de respecter des normes de Compatibilité ElectroMagnétique (CEM) strictes (ex. DO-160D).

Durant cette recherche, nous ne nous intéressons particulièrement qu’au mode commun car c’est le mode le plus pénalisant dans ce genre de système. Avant de chercher des méthodes de réduction appropriées, le système considéré doit être d’abord modélisé afin de mieux connaître et comprendre les phénomènes et les chemins de propagation des courants parasites de MC dans le système. La modélisation des perturbations conduites de MC choisie a été réalisée à l’aide d’un modèle original renseigné par des mesures spécifiques de la tension de MC générée par l’onduleur et des impédances équivalentes de MC. Il est également basé sur la représentation de chaque constituant du système par un quadripôle associé à une matrice d’impédance [Z]. Cette approche de modélisation qui est simple, efficace et surtout versatile nous permet d’estimer ou de calculer directement dans le domaine fréquentiel les courants et les tensions de MC aux différents points du circuit. La confrontation aux résultats expérimentaux montre la validité du modèle sur une large gamme de fréquences. Ce modèle est actuellement exploité à des fins d’études de sensibilité et de dimensionnement de solutions de réduction des perturbations conduites de MC (ex. étude paramétrique pour mieux connaître les paramètres prédominants, optimisation du filtre CEM passif,…). Le modèle, qui tient compte de la partie du courant circulant dans le plan de masse, est une modélisation proche d’un système d’entraînement réel installé en secteur industriel ou à bord d’un avion.

Mots clés : Compatibilité Electromagnétique (CEM), perturbations conduites de mode commun, association convertisseur-machine, modélisation quadripolaire, filtre CEM passif, filtrage optimal, plan de masse