Identification of multipolar equivalent electromagnetic sources by spatial filtering: Application to the radiated Electromagnetic Compatibility for power electronic converters
Identification de sources électromagnétiques multipolaires équivalentes par filtrage spatial : Application à la CEM rayonnée pour les convertisseurs d'électronique de puissance
Résumé
For Electromagnetic Compatibility studies, it is useful to get a compact model of the stray magnetic field generated by power electronic systems. This model can be obtained sometimes by numerical modeling, however in most cases, the systems and associated phenomena are too complex to ensure a reliable computation. Instead, measurement of the magnetic stray field close to the device can be used to identify this equivalent magnetic model and then to extrapolate the field in all directions in the surrounding space. The followed method is the inverse problem, i.e. to determine the causes (here the sources of the field) according to the effects (here the measured fields). The chosen model is the magnetic multipolar expansion. The measurement of the magnetic field permits identification of the parameters of the magnetic equivalent multipole. It is compact and adapted well to the characteristics of the studied sources. New sensors of magnetic induction in near field are proposed according to the principle of the Standard CISPR16-1 coils. The new coil shape allows the sensors to be sensitive to only some specific components of the multipolar expansion, which is similar to a spatial filtering. In this thesis, after the description of the tools used, the synthesis method of these new contours is described. An experimental validation is also developed, demonstrating the improvement of the filtering capacity of the multipolar components of the magnetic field towards the existing solutions.
La Compatibilité ElectroMagnétique (CEM) rayonnée des convertisseurs de l'électronique de puissance doit répondre à deux enjeux majeurs. D'une part, les évolutions vers le « tout électrique » implique la cohabitation de plusieurs systèmes de sensibilités différentes dans des volumes restreints. Ces contraintes de proximité nécessitent de connaître les perturbations électromagnétiques au plus près des sources. D'autre part, cette même connaissance peut être une aide certaine dans le cadre du prototypage virtuel permettant ainsi d'anticiper les problèmes de CEM au cours des phases de développement d'un produit. Dans ce contexte, une approche expérimentale de caractérisation de ces sources peut s'avérer efficace et complémentaire dans des situations où la modélisation numérique devient difficile. La méthode suivie est celle du problème inverse, à savoir déterminer les causes (ici les sources de champ) en fonction des effets (ici les champs mesurés). Le modèle choisi est le développement multipolaire du champ magnétique. La mesure du champ magnétique permet d'identifier les paramètres du multipôle équivalent magnétique. Il est compact et bien adapté aux caractéristiques des sources étudiées. Ainsi, dans ce travail, de nouveaux capteurs d'induction magnétique en champ proche, sont proposés sur le principe des spires de la norme CISPR16-1. Ils permettent d'identifier les composantes dipolaire et quadripolaire du champ magnétique généré par la source étudiée. La forme des bobines proposées leur permet de n'être sensibles qu'à certaines composantes multipolaires du champ, ce qui réalise un filtrage spatial. Une fois les outils nécessaires exposés, la méthode de synthèse de ces nouveaux contours est décrite. Une validation expérimentale est également développée, démontrant l'amélioration de la capacité de filtrage des composantes multipolaires du champ magnétique vis-à-vis des solutions existantes.
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