Sanâa Zangui soutient sa thèse le 14 octobre 2011 à l’Ecole Centrale de Lyon.
Titre :
Détermination et modélisation du couplage en champ proche magnétique entre systèmes complexes
Jury :
- Président : François COSTA
- Directeurs de thèse : Edith CLAVEL et Christian VOLLAIRE
- Rapporteurs : Françoise PALADIAN et Jean-Louis COULOMB
- Examinateurs : François DE DARON, Ronan PERRUSSEL et Carlos SARTORI
Résumé :
Dans la conception d’un système en électronique de puissance, les problèmes de la compatibilité électromagnétique ne sont habituellement pris en compte que lors de la phase finale, durant les tests de vérification et de certification du système. Un prototype non-conforme à ces tests va ainsi engendrer des surcoûts importants, ou l’adoption de solutions de « secours » non nécessairement reproductibles et surtout non satisfaisantes. Il s’avère donc important d’étudier les problèmes de CEM dès la phase de conception. L’objectif de ce travail est d’établir des modèles permettant de prédire le couplage en champ proche entre les systèmes ou les sous systèmes. Pour ce faire, il suffit de recréer le champ électromagnétique rayonné par chacun des systèmes à l’aide de sources équivalentes, qui seront utilisées pour calculer le couplage entre les différents éléments en fonction de la distance et de leur placement respectif. La détermination de ces différents couplages nous aidera à mieux optimiser la position des différents composants au sein de la structure pour minimiser les perturbations et augmenter son efficacité. L’outil mathématique utilisé pour la mise en œuvre de cette approche est la décomposition en harmoniques sphériques. Pour renseigner ou valider certains de nos modèles équivalents, nous avons utilisé le logiciel Flux3D®. Par ailleurs, un banc de mesures nous a permis de mesurer directement les composantes de la décomposition en harmoniques sphériques. Le modèle construit représente le rayonnement en champ proche des différents éléments et nous permettra par la suite d’alimenter un logiciel de type circuit, pour une modélisation « globale » du système. Le premier chapitre résume l’étude bibliographie, qui contient un rappel des bases de la compatibilité électromagnétique et les modes de propagation des perturbations électromagnétiques. Comme le domaine d’application de ces recherches est l’électronique de puissance, les enjeux de la CEM en électronique de puissance seront exposés. A travers un exemple de filtre CEM nous présentons l’intérêt de l’approche développée. Sur cet exemple, une méthode basée sur les résultats de mesure pour l’extraction des paramètres du modèle est décrite et permet de déterminer le couplage entre les composants du filtre. Le deuxième chapitre décrit la méthode utilisée qui est basée sur le développement multipolaire. Pour déterminer le couplage entre systèmes, il a suffi d’utiliser les sources équivalentes et de déterminer, dans la même base, l’expression qui permet de calculer le couplage. La méthode est validée dans un premier temps dans le cas de deux spires sur le même axe oz, par rapport à des résultats analytiques et des simulations sous Flux3D, puis pour d’autres cas. Dans le troisième chapitre, on aborde l’aspect expérimental. On a utilisé un banc de mesure similaire à celui présenté dans la thèse de B. Vincent, qui permet de mesurer directement les composantes de la décomposition en harmoniques sphériques. Cette méthode de mesure basée sur le flux permet de réduire l’effet des erreurs de positionnement du capteur. Le banc de mesure est calibré, un prototype de mesure est ensuite présenté, et le même cas d’étude que celui utilisé comme support pour la partie modélisation fait l’objet de mesures afin de valider le protocole proposé.
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