Analyse et modélisation de rayonnement électromagnétique des réseaux CPL

Analysis and modeling of the electromagnetic radiation of PLC networks

• Auteur / Autrice : Achraf Liakouti
• Direction : Khalil El Khamlichi Drissi, Ali Benbassou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications / CEM
• Date : Soutenance le 11/05/2017
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020) en cotutelle avec Université Sidi Mohamed ben Abdellah (Fès, Maroc)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Degauque
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Virginie Dégardin, Nabih El Ouazzani, Sonia Ben Dhia, Jamal Belkadid, Claire Faure, Christophe Pasquier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Virginie Dégardin, Nabih El Ouazzani, Sonia Ben Dhia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Courants porteurs en ligne (informatique)

Compatibilité électromagnétique

Ondes électromagnétiques

Mots clés libres

Câbles électriques

Rayonnement électromagnétique

Technologie CPL

Compatibilité Electromagnétique (CEM)

Logiciel Feko

Electric cables

Electromagnetic radiation

PLC Technology

Electromagnetic compatibility (EMC)

Feko software

Résumé

L'usage des câbles électriques comme support de transmission de données numériques en vue d'applications comme l'accès à Internet ou la domotique, est certes très attractif. Cependant, les rayonnements électromagnétiques (EM) non intentionnels, engendrés par les systèmes filaires lors d’une transmission CPL, peuvent être une source de pollution EM et constituent un problème gênant de compatibilité électromagnétique (CEM). L'évaluation de ces rayonnements en champ proche revêt donc un intérêt certain.Dans ce manuscrit, le travail de recherche effectué, consiste à modéliser le rayonnement électromagnétique engendré par les conducteurs filaires utilisés par la technologie des courants porteur en ligne (CPL). En effet, l’estimation du rayonnement d’un réseau CPL de point de vue de la CEM, s’avère très importante pour la prédiction des niveaux d’émissions rayonnées. Les valeurs des champs rayonnés par le réseau CPL sont parfaitement définies si la distribution du courant est déterminée, en pratique, l'accès à la mesure de ces courants est très difficile voire impossible.On propose, donc dans ce mémoire une approche simplifiée des équations intégrales des champs électromagnétiques afin de quantifier convenablement le rayonnement EM émis par les systèmes filaires avec un minimum d’informations mesurées. Ce modèle est capable de traiter des cas pour lesquels l’identification du courant le long des conducteurs est compliquée et numériquement fastidieuse à obtenir avec les codes de simulation existants (FEKO, NEC,… etc.). Notre modèle a été largement validé, soit par simulation, en utilisant le logiciel Feko, ou bien expérimentalement à travers une étude comparative effectuée sur différents cas tests.

The use of electric cables as a support for transmitting digital data for applications such as Internet access or home automation is certainly very attractive. However, unintentional electromagnetic radiation (EM) from such wire systems for PLC transmission may be a source of EM pollution and a problem of electromagnetic compatibility (EMC). Therefore, the evaluation of the corresponding radiations in the near-field zone is of a certain interest. In this manuscript, a mathematical model for estimation of the electromagnetic radiation from wire conductors used by the PLC technology is presented. From the EMC standpoint, the radiation of a PLC network is observed from the aspect of the emission levels. The corresponding radiated values of the fields may be appropriately determined if the current distribution in the PLC network is known. However, in practice the approach to measuring these currents is very difficult or even impossible. Therefore, a simplified approach based on the integral equations of the electromagnetic fields is proposed in order to adequately quantify EM radiation from PLC wire conductors in cases of least measured data. Also, this model may be applied in cases where estimation of current distribution is numerically difficult even by using existing numerical software (FEKO, NEC, etc.). The proposed model is validated either by simulations compared to FEKO software, or experimentally through a comparative test case studies.