Contribution à l`Étude du Rayonnement des Câbles Soumis

N° d’ordre : 4259
THESE
Présentée à
L’UNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIE DE LILLE
Pour obtenir le titre de
DOCTEUR
Spécialité : GENIE ÉLECTRIQUE
Par
Jérôme GENOULAZ
Contribution à l’Étude du Rayonnement des Câbles Soumis
aux Signaux de l’Électronique de Puissance dans un
Environnement Aéronautique
Soutenue le 30 octobre 2008 devant la commission d’examen :
Président : Mme. Françoise PALADIAN Professeur de l’Université Blaise Pascal Clermont Ferrand II
Rapporteurs : M. Mounir RIFI Professeur de l’Université Hassan II Ain Chock
M. Gérard ROJAT Professeur de l’Université Claude Bernard Lyon I
Directeurs de thèse : M. François COSTA Professeur de l’IUFM de Créteil
M. Bernard DEMOULIN Professeur de l’Université de Lille I
Examinateurs : M. François DE DARAN Expert CEM VALEO
Mme. Virginie DENIAU Chargée de recherche de l’INRETS
Invité : M. Michel DUNAND Expert CEM LABINAL
Thèse de Jérôme Genoulaz, Lille 1, 2008
© 2010 Tous droits réservés.
http://doc.univ-lille1.fr

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Remerciements i
Remerciements
Les travaux exposés dans ce mémoire ont été réalisés dans trois laboratoires différents. J’exprime
toute ma gratitude à MM. Sylvain Allano et Pascal Larzabal directeurs du Laboratoire SATIE
1
, à M.
Pierre Degauque, Directeur du Laboratoire TELICE
2
ainsi qu’à M. David Hania qui dirige le
département Recherche et Développement de Labinal Villemur sur Tarn.
Je remercie tout particulièrement M. Bernard Démoulin du laboratoire TELICE, d’avoir assuré la co-
direction de cette thèse et de m’avoir apporté les notions essentielles de la CEM des ondes. Je lui
souhaite, en tant qu’avant dernier doctorant sous sa direction, de profiter d’une longue et heureuse
retraite.
Je remercie également très sincèrement mon deuxième directeur de thèse : M. François Costa du
laboratoire SATIE pour m’avoir fait profiter de son soutien dans le domaine de la CEM en
électronique de puissance et ses encouragements tout au long de ses trois années et au cours de mon
stage de Master Recherche.
Ces remerciements sont aussi adressés à M. Michel Dunand qui a su me faire prendre conscience de la
problématique de l’industriel LABINAL dans ces travaux. L’éloignement entre Villemur sur Tarn et
Cachan n’a certes pas facilité nos rencontres, mais elles m’ont permis cependant de prendre
conscience de la problématique industrielle.
Je remercie Mme Françoise Paladian, Professeur à l’Université de Clermont-Ferrand, d’avoir accepté
de me faire l’honneur de présider le jury de la soutenance de thèse. Je remercie également tout
particulièrement M. Mounir Rifi, Professeur de l’Université Hassan II Ain Chock de Casablanca et M.
Gérard Rojat, Professeur de l’Université Claude Bernard de Lyon d’avoir accepté d’être rapporteur de
ce travail. Je tiens à saluer leur grande disponibilité pour rédiger les rapports qui a ainsi permis de
respecter les délais administratifs. Je remercie Mme Virginie Deniau, chargée de recherche à
l’INRETS pour son aide précieuse et le temps que nous avons passé à développer le modèle 3D sur le
logiciel WIPL-D ainsi que pour sa participation au jury. Je remercie M. François De Daran d’avoir
accepté de faire parti du jury ; dommage qu’il n’ait pas pu assister physiquement à la soutenance. Je
lui souhaite un prompt rétablissement.
1
Systèmes et Applications des Technologies de l’Information et de l’Énergie
2
Télécommunications, Interférences & Compatibilité Électromagnétique
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Remerciements ii
Voici venu le moment de remercier les personnes qui ont permis l’aboutissement de ces trois années
de recherche. Je me rends compte ô combien il est difficile de n’oublier personne lors de la rédaction
des remerciements. Je remercie donc l’ensemble des personnes avec lesquelles j’ai travaillé tout au
long de mon doctorat, aussi petite mais certes fructueuse fût leur contribution dans ces travaux.
Je remercie notamment M. Lamine Kone sans qui les mesures de champ électromagnétique n’auraient
pas pu être menées à bien. Merci, Pierre pour nos discussions scientifiques au cours de nos footings
effrénés autour du campus de Lille. Je souhaite une bonne continuation aux doctorants de TELICE
Abdou, Youssef, Nedim et Paul et aux doctorantes Hamid et Sam le Lapin. Un grand merci, à Manue
pour son soutien et sa bonne humeur quotidienne.
Je tiens également à remercier toutes les personnes du D10 qui m’ont accueilli lors de mes séjours à
Labinal. Merci à Stéphane pour son aide technique précieuse (promis je t’expliquerai la CEM ;-).
J’exprime aussi ma gratitude à M. Serge Roques pour ses explications si précises des évolutions
techniques de l’avion "plus électrique".
Merci Cyrille pour ton aide sur les programmes aussi variés que le FPGA en VHDL, le VB pour
l’interface graphique ou le calcul des paramètres linéiques des câbles avec COMSOL. Merci à touts
les permanents du SATIE notamment Bertrand, Eric et Stéphane, sans oublier les membres du
secrétariat, notamment Martine et Gigi et le personnel technique : Jean-Pierre, Jean-Marie, Marie-Line
et Dominique. Je remercie tous mes collègues de bureau et dieu sait que j’en ai eus beaucoup. Merci
donc à mon poulet, quizz des boss, Alain que l’on entend plus arriver bizarrement, Jean-Mimi, Medhi
qu’il est inutile de chercher à 14h, Chaiyan, Gelux. Un grand merci également à l’équipe des bras
cassés d’avoir supporté mes blagues foireuses : Fab, Sylvain et Tartiflette ; eux qui sont rigolos.
Je ne saurais comment remercier ma famille qui m’a soutenu pendant toutes ces années et j’espère
qu’ils comprendront combien ils ont été importants dans l’aboutissement de mes études. J’exprime
tout mon amour à Nadine, ma femme, sans qui je n’aurai pas eu la force d’effectuer le dernier sprint et
de franchir cette ligne d’arrivée tant attendue. Je la remercie de nous avoir donné la petite fille la plus
mignonne au monde : Tina puce. Je n’oublierai jamais cette soirée où rentrant d’une dure journée de
rédaction j’ai été accueilli par ma petite puce. A peine la porte franchie, elle a couru vers moi à quatre
pattes car elle ne savait pas encore marcher, elle s’est alors arrêtée à 2m de moi pour terminer debout
et se jeter dans mes bras avec ses petits yeux qui disaient "T’as vu papa, ce que je sais faire".
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Résumé iii
Résumé
Titre :
Contribution à l’Étude du Rayonnement des Câbles Soumis aux Signaux de l’Électronique de
Puissance dans un Environnement Aéronautique
Mots clés :
Compatibilité électromagnétique, Électronique de puissance, Câble de Puissance, Mode Commun,
Perturbations Rayonnées, Architecture de Connexion, Aéronautique, DO-160E.
Résumé :
L’augmentation des charges électriques embarquées dans l’avion « plus électrique » impose une
vigilance accrue au niveau de la compatibilité électromagnétique. L’utilisation d’alimentations à
découpage, nécessaires à la commande en vitesse des actionneurs électromécaniques, entraîne la
circulation de courant de mode commun dans les câbles de puissance et donc la création de champs
électromagnétiques. Les tolérances d’émission des équipements électriques aéronautiques proviennent
la norme aéronautique civile DO-160E.
Cette étude nous a permis de prédire les modes de rayonnement de plusieurs architectures de
connexions des câbles de puissance parcourus par les signaux de l’électronique de puissance, dans les
conditions spécifiques imposées par la norme DO-160E et selon leur mode de connexion à la masse.
Nous présentons dans un premier temps la modélisation d’un système électrique constitué d’un
convertisseur statique à configuration versatile, d’un câble de puissance ainsi que d’une charge. Cette
modélisation est ensuite utilisée pour déterminer le champ électromagnétique rayonné par les câbles
de puissance. Dans un deuxième temps, nous validons les résultats théoriques par des mesures de
champ sur un banc d’essai versatile et représentatif.
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