Méthodes de modélisation CEM de l’électronique de puissance appliquées au domaine automobile

EMC modeling methods for power electronics applied to the automotive field

• Auteur / Autrice : Stéphane Vienot
• Direction : Nadir Idir
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 07/05/2021
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP) - Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique de Puissance - ULR 2697 / L2EP
• Jury : Président / Présidente : Françoise Paladian
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Videt, Sébastien Weiss
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Charles Le Bunetel, Flavio Canavero

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radio -- Interférence

Électronique de puissance

Compatibilité électromagnétique

Alternateurs

Véhicules électriques hybrides

Mots clés libres

Modélisation haute fréquence

EMC

Power electronics

High frequency model

Résumé

La réduction des émissions polluantes est un élément clé pour le futur du transport automobile. Pour cela, des systèmes électriques peuvent être utilisés en complément du moteur à combustion interne afin de rendre les véhicules hybrides. La solution étudiée est le système alternateur, qui peut devenir réversible grâce à de nouvelles structures d’électronique de puissance. Dans ce contexte, les travaux de thèse portent sur la compatibilité électromagnétique permettant de garantir l’intégration de ces systèmes dans l’environnement électrique complexe du véhicule.L’objectif des travaux est de développer des outils de modélisation prédictifs permettant de déterminer les niveaux des perturbations électromagnétiques générés par les systèmes d’électronique de puissance. Ces modèles permettent de décrire les sources de perturbations et les mécanismes de couplages à l’origine des émissions conduites. Cela permet d’étudier puis de proposer des solutions afin de respecter les contraintes normatives de compatibilité électromagnétique.Les travaux réalisés portent sur le développement d’outils et de méthodes pour la modélisation des couplages parasites, la caractérisation des composants actifs et passifs ainsi que la prise en compte de la chaine d’acquisition. Les modèles obtenus sont ensuite appliqués à la simulation des émissions conduites d’un alternateur automobile. Afin de réduire les durées de simulation, nous avons travaillé sur des simulations dans le domaine fréquentiel avec la méthode MTES (Multi-Topology Equivalent Sources) développée au L2EP. L’objectif est d’améliorer la représentativité des sources de perturbations et des impédances des convertisseurs statiques de types hacheurs et onduleurs.

The reduction of polluting emissions is a key element for the future of automobile transport. For that purpose, electrical systems can be used in addition to the internal combustion engine to make vehicles hybrid. The solution studied is the alternator system, which can become reversible thanks to new structures of power electronics. In this context, the thesis work focuses on electromagnetic compatibility to ensure the integration of these systems in the complex electrical environment of the vehicle.The objective of this work is to develop predictive modeling tools to determine the levels of electromagnetic disturbances generated by power electronic systems. These models make it possible to describe the sources of disturbances and the coupling mechanisms underlying the overall conducted emissions. This makes it possible to study and then propose solutions in order to comply with the normative constraints of electromagnetic compatibility.The work carried out relates to the development of tools and methods for the modeling of parasitic couplings, the characterization of active and passive components as well as the inclusion of the acquisition chain properties. The models are then applied to the simulation of conducted emissions from an automotive alternator. In order to reduce the simulation times, we worked on simulations in the frequency domain with the MTES (Multi-Topology Equivalent Sources) method which is developed at L2EP. The objective is to improve the representativeness of the sources of disturbances and the impedances of static converters such as DC to DC and inverters.