Maîtrise des émissions conduites des électroniques de puissance.

Control of conducted emissions of power electronics

• Auteur / Autrice : Meriem Amara
• Direction : Christian Vollaire, Arnaud Breard, François Costa, Marwan Ali
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique, Electrotechnique et Automatique
• Date : Soutenance le 19/12/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire AMPERE (Ecully, Rhône) - Ampère
• Jury : Président / Présidente : Françoise Paladian
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Vollaire, Arnaud Breard, François Costa, Marwan Ali, Nadir Idir
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Edith Clavel, Bertrand Revol

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électronique de puissance

Compatibilité électromagnétique

Mots clés libres

Compatibilité Electromagnétique (CEM)

Convertisseur de puissance

Perturbation conduite de mode commun

Perturbation conduite de mode différentiel

Modélisation CEM

Boîte noire

Electromagnetic Compatibility (EMC)

Power converter

Common mode conducted noise emissions

Differential mode conducted noise emissions

EMC modeling

Black box

Résumé

Cette thèse est consacrée à la modélisation CEM « boîte noire » d’un onduleur triphasé pour une application aéronautique. Ces travaux effectués sont réalisés dans le cadre d’un projet intitulé MECEP (Maîtrise des Emissions Conduites des Electroniques de Puissance) financé par la DGAC.Afin de protéger les réseaux de bord des perturbations électromagnétiques conduites et répondre aux normes CEM et plus particulièrement la norme aéronautique « DO160F », un filtre CEM est absolument nécessaire pour chaque convertisseur de puissance. Les niveaux de perturbations générées par ce type de système nécessite une conception soignée afin d’assurer un filtrage efficace des courants parasites qui se propagent en MC et en MD. C’est pourquoi cette thèse est consacrée à l’étude d’une modélisation CEM générique, rapide et capable de représenter correctement le comportement électromagnétique du convertisseur du point de vue du réseau DC et de la charge AC sur la plage fréquentielle de la norme DO160F. La modélisation choisie est basée alors sur une représentation de type « boîte noire ». Le modèle CEM identifié contient des sources de perturbations et des impédances de MC et de MD équivalentes. Ce type de modèle est validé pour deux chaines d’entrainement classiques de 4 kW. Il est capable de prédire l’impact de différents paramètres comme le point de fonctionnement, l’impédance du réseau d’alimentation et l’impédance de la charge avec des résultats satisfaisants dans le domaine fréquentiel. Les résultats obtenus montrent que le modèle proposé peut prédire les perturbations conduites pour les différents cas jusqu’à une fréquence de 50 MHz.Finalement, le modèle CEM proposé, qui représente le comportement électromagnétique du convertisseur côté entrée DC, est étendu afin de représenter le comportement côté sortie AC.Les principaux avantages de la modélisation CEM « boîte noire » proposée sont la rapidité, la simplicité et la construction sans la connaissance de la structure interne du convertisseur qui peut être protégée par le secret industriel.

This thesis is focused on the black box EMC modeling of a three-phase inverter for aerospace applications. The work performed in this thesis is carried out in the framework of DGAC project (Directorate General of Civil Aviation) titled MECEP (Control of conducted emissions of power electronics).To protect the network board from the conducted electromagnetic interferences and to meet the EMC standards and especially the aviation standard “DO160F”, an EMC filter is absolutely necessary for each power converter. This disturbance levels generated by this type of system require careful design to ensure the filtering of parasitic currents that propagate in common mode (CM) and differential mode (DM). Therefore, the work of this thesis is devoted to the study of a generic EMC modeling, rapid and able to represent correctly the electromagnetic behavior of the converter from the side of the DC network and from the side of the AC load. This modeling is based on a “black box” representation. The identified EMC model contains disturbance sources and equivalent CM and DM impedances. This type of model is validated for two standard drive chains of 4 kW. It is able to predict the impact of different parameters such as the operating point, the network impedance and the load impedance in the frequency domain. A good agreement is obtained in all cases up to a frequency of 50 MHz Finally, the proposed EMC modeling, which represents the electromagnetic behavior of the DC input side of the converter, is extended to represent the AC output side behavior. The main advantages of the proposed “black box” EMC modeling are the rapidity, the simplicity and the construction without the knowledge of the internal structure of the converter. That can be protected by the industrial secret.