| Dans la conception d'un système en électronique de puissance par exemple dans le cas d'un convertisseur ou d'un filtre CEM, les problèmes de la compatibilité électromagnétique ne sont pris en compte que lors de la phase finale durant des tests de vérification et de certification du système. Ainsi un prototype non-conforme à ces tests va engendrer des surcoûts importants ou l'adoption de solutions de " secours " non nécessairement reproductibles et surtout non satisfaisantes car elles impliquent dans la majorité des cas l'ajout d'éléments initialement non prévus (filtres, blindages, ...). Aussi, il s'avère important et utile d'étudier les problèmes de la 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, comme par exemple entre les éléments constituant un convertisseur. Cette " brique élémentaire " de modélisation est un élément actuellement manquant pour contribuer à la modélisation globale des systèmes d'électronique de puissance d'un point de vue CEM. Pour ce faire, il suffit de recréer le champ électromagnétique rayonné par chacun des systèmes, qui sera représenté comme une source équivalente. Ces sources équivalentes 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 utilisé pour la mise en oeuvre de cette approche est la décomposition en harmoniques sphériques, c'est à dire la représentation du rayonnement de structures génériques (bobinages, capacités, ...) dans un repère sphérique (r, , ). Cette représentation permet de construire des sources de champ équivalentes pour chacun des éléments. Pour renseigner ou valider certains de nos modèles équivalents, nous avons utilisé le logiciel Flux3D®, c'est un outil de calcul basé sur la méthode des éléments finis, développé par CEDRAT et le G2Elab. Par ailleurs, il était important d'utiliser un protocole de mesures qui nous permette aussi de renseigner ou valider nos modèles dans le cas où on ne connaît pas tous les paramètres électriques ou géométriques du dispositif ou pour des " composants " trop complexes à tel-00681821, version 1 - 22 Mar 2012 15 modéliser numériquement en 3D. Un banc de mesures qui permet de mesurer directement les composantes de la décomposition en harmoniques sphériques sera utilisé. Le modèle construit qui représente le rayonnement en champ proche des différents éléments nous permettra de fournir des bibliothèques qui seront intégrées par la suite dans 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. Utilisant cet exemple de filtre CEM, une méthode basée sur les résultats de mesure pour l'extraction des paramètres du modèle est décrite et ainsi permet de déterminer le couplage entre les composants du filtre. Le deuxième chapitre décrit la méthode utilisée qui est basée sur le développement multipolaire. Cette méthode nous permet la représentation de la source équivalente du rayonnement d'un système. 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, c'est-à-dire la mutuelle inductance vu la gamme de fréquences étudiée et le type de composants. 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. Ensuite la méthode a été validée pour d'autres cas de calcul. Dans le troisième chapitre, on aborde l'aspect expérimental. Pour renseigner les modèles de sources équivalentes, on a besoin par exemple du champ proche qui peut être déterminé à partir de simulation 3D. Mais dans le cas où le système est représenté comme une boîte dont on ne connaît pas les paramètres ou pour un système trop complexe à modéliser numériquement en 3D, seule la mesure nous permet de renseigner nos modèles. Pour cela on a utilisé un banc de mesure similaire à celui présenté dans [1] qui permet de mesurer directement les composantes de la décomposition en harmoniques sphériques, en mesurant le flux d'induction dans des bobines placées autour du système. Cette méthode de mesure du flux induit dans de grandes bobines placées autour du dispositif permet, par une " intégration spatiale " du champ, de réduire l'effet des erreurs de positionnement du capteur, tel-00681821, version 1 - 22 Mar 2012 16 contrairement à une méthode de mesure ponctuelle, où le capteur de champ magnétique se déplace autour de l'objet étudié afin de mesurer le champ en de nombreux points. Le banc de mesure est tout d'abord 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. |
