Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de Sidi Bel Abbès - Djillali Liabes
Affiliation
Département Electrotechnique
Auteur
CHIKHI, Nawel
Directeur de thèse
BENDAOUD Abdelber (Professeur)
Filière
Electrotechnique
Diplôme
Doctorat
Titre
Contribution à l’étude des perturbations électromagnétiques dans les convertisseurs statiques connectés à un réseau électrique
Mots clés
Convertisseurs statiques, ligne électrique, perturbation électromagnétique, CEM, propagation, simulation.
Résumé
La compatibilité électromagnétique (CEM) est le domaine du génie électrique où l’on étudie et caractérise les interactions mettant en jeu les équipements électriques, leur environnement (réseau, charge, dispositifs de contrôle) et les phénomènes électriques naturels afin de respecter l’intégrité de fonctionnement de tous. Le concept est apparu dans les années 1920 lors du développement des radiocommunications, lorsque l’on s’aperçut que la diffusion croissante des appareils électriques provoquait des perturbations de réception de plus en plus gênantes. Les premières normes virent le jour durant ces années. Actuellement ce domaine est particulièrement important car les dispositifs électriques et électroniques sont de plus en plus nombreux, complexes et stratégiques (électronique de bord d’un avion) donc vulnérables à la pollution électromagnétique avec des conséquences très importantes. Le champ d’action de la CEM est fort vaste tant en termes de phénomènes physiques (foudre, décharges électrostatiques, rayonnements, courants conduits) qu’en terme de domaines d’application (télécommunications, équipement spatial et militaire, contrôle commande, instrumentation, électronique de puissance) ou en gamme de fréquence (de quelques Hz à quelques dizaines de GHz). On peut toutefois délimiter trois principaux centres d’étude : les sources de perturbation, leur mode de couplage et de propagation, et les effets des perturbations sur les "victimes", qui correspond au concept de susceptibilité électromagnétique. Des normes existent concernant chacun des ces trois points. Ce travail de thèse se limitera au domaine de l’électronique de puissance selon le schéma qui vient d’être évoqué. Les convertisseurs statiques de par leur fonctionnement sont de puissantes sources de perturbation et on mettra en évidence la répartition des phénomènes perturbatrices sur une échelle de fréquence couvrant sept décades de 10Hz à 100MHz.L’étude des perturbations créées par les dispositifs d’électronique de puissance est récente mais nécessaire compte tenu d’une part de la vitesse de commutation élevée des interrupteurs statiques ainsi que de leur fréquence de commutation, et d’autre part l’accroissement rapide des dispositifs électriques intégrant une électronique de puissance (variation de vitesse, éclairage, chauffage, automobile, etc..) L’élévation des performances des interrupteurs statiques tant en vitesse de commutation qu’en contraintes statiques et en simplicité de commande s’est accompagnée d’une forte diffusion des convertisseurs de puissance dans le contrôle de l’énergie ainsi qu’une élévation de la fréquence de découpage. La conséquence de ce développement est un accroissement du niveau global des perturbations. La pollution électromagnétique en électronique de puissance apparaît comme une mauvaise gestion des énergies résiduelles au sein des convertisseurs statiques, couplées à l’environnement électrique par un certain nombre de composants parasites. Sa réduction passe par l’étude des mécanismes de commutation dans des structures simples (cellule de commutation) puis complexes (convertisseurs isolés) où les composants magnétiques ont un rôle majeur. La commutation douce est une première réponse à ces contraintes, mais la diminution du niveau des perturbations passe par une réduction à la source, une minimisation des couplages et l’utilisation de filtres. Alors que les normes européennes se durcissent, l’introduction de préoccupations d’ordre CEM lors de la conception d’un équipement doit se faire au même titre que d’autres critères comme le rendement ou le volume. L’objet de ce travail de recherche est d’étudier, grâce la simulation, l’impact des différentes phases de fonctionnement des convertisseurs statiques sur les chemins de propagation des perturbations conduites vers le réseau électrique avec ou sans utilisation d’un réseau stabilisateur d’impédance de ligne (RSIL). Un modèle circuit sera étudié pour permettre d’étudier la propagation des perturbations générées par les différents convertisseurs statiques connecté au réseau. Des simulations seront réalisés afin de valider certain résultats expérimentaux déjà réalisés par d’autres travaux.
Statut
Validé