Développement d`un premier modèle intégral d`un réseau électrique

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL
DÉVELOPPEMENT D’UN PREMIER MODÈLE INTÉGRAL D’UN RÉSEAU
ÉLECTRIQUE D’AVION SOUS EMTP-RV
MARC-ANDRÉ LEMAIRE
DÉPARTEMENT DE GÉNIE ÉLECTRIQUE
ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL
MÉMOIRE PRÉSENTÉ EN VUE DE L’OBTENTION
DU DIPLÔME DE MAÎTRISE ÈS SCIENCES APPLIQUÉES
(GÉNIE ÉLECTRIQUE)
DÉCEMBRE 2011
c
Marc-André Lemaire, 2011.

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL
ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL
Ce mémoire intitulé :
DÉVELOPPEMENT D’UN PREMIER MODÈLE INTÉGRAL D’UN RÉSEAU
ÉLECTRIQUE D’AVION SOUS EMTP-RV
présenté par : LEMAIRE, Marc-André
en vue de l’obtention du diplôme de : Maîtrise ès Sciences Appliquées
a été dûment accepté par le jury d’examen constitué de :
M. KOCAR, Ilhan, Ph.D., président.
M. MAHSEREDJIAN, Jean, Ph.D, membre et directeur de recherche.
M. SIROIS, Frédéric, Ph.D., membre et codirecteur de recherche.
M. LAVOIE, Claude, ing., membre.

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À mes parents,
qui ont toujours cru en mon potentiel. . .

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REMERCIEMENTS
J’aimerais tout d’abord remercier mon directeur de recherche, M. Jean Mahseredjian, de
m’avoir fait confiance dès les premiers instants et d’avoir toujours cru en mon potentiel de
chercheur. Je veux aussi remercier mon codirecteur, M. Frédéric Sirois, du temps qu’il m’a
accordé ainsi que des précieux conseils qu’il a pu me donner sur divers sujets. Je remercie
également M. Ulas Karaagac pour l’aide qu’il m’a apportée lorsque j’en avais besoin.
D’autre part, je ne peux oublier mes collègues de travail Alexandre Bertrand et Leonardo
Montealegre Lobo qui ont fait partie de mon quotidien durant tout le processus qui a mené
à ce mémoire. Ils ont su m’apporter leur aide à leur façon, que ce soit en rapport avec ces
travaux de recherche ou encore lors des cours suivis. Une mention aussi pour M. Claude
Lavoie, M. François Pelletier et M. Sylvain Morel de Bombardier pour le soutient technique
tout au long de mes travaux de recherche.
Enfin, je remercie tous mes amis et ma famille qui m’ont permis de vivre à l’extérieur de
mes travaux et tout spécialement pour ma mère et mon père qui m’ont toujours supporté
et conseillé au meilleur de leurs connaissances durant tout mon parcourt scolaire. Je ne leur
serai jamais assez reconnaissant.
Les travaux de ce mémoire ont été supportés et financés par Bombardier Aérospatial ainsi
que par le Consortium de recherche et d’innovation en aérospatial au Québec (CRIAQ).

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RÉSUMÉ
Le concept de l’avion plus électrique fait partie du quotidien dans l’industrie de l’aéro-
nautique. Le désir de vouloir construire des avions toujours plus performants au point de vue
énergétique et plus rentables amène les constructeurs à délaisser la combinaison des puis-
sances hydraulique, pneumatique, mécanique et électrique pour opter pour le tout électrique.
Cette augmentation de la charge électrique sur le réseau de l’avion ne doit pas se faire au
détriment de la sécurité du public. De nouveaux outils doivent être développés afin d’aider
les concepteurs à être créatifs et s’assurer du bon fonctionnement des nouvelles architectures.
L’étude du modèle du réseau électrique de l’avion doit être ajoutée aux outils dont dis-
posent les concepteurs. Les composants du réseau devenant de plus en plus complexes et
différents, il n’est plus possible de prédire le comportement électrique avec précision manuel-
lement. L’utilisation de logiciels permettra d’étudier la stabilité du réseau, les transitoires, les
défauts et le contenu harmonique. Les lois de commande et les automatismes peuvent aussi
être validés à l’aide d’un tel modèle. Son analyse deviendra une étape indispensable dans la
conception d’une nouvelle architecture de réseau.
Ce mémoire constitue un premier effort dans la création d’un modèle du réseau électrique
de l’avion Global Express de Bombardier à l’aide d’EMTP-RV. Avant d’analyser de nouvelles
architectures, la faisabilité doit être démontrée en reproduisant le comportement d’un avion
déjà fonctionnel. Les modèles des principaux éléments y sont développés en fonction des
informations disponibles et, par la suite, assemblés dans le but de montrer le fonctionnement
du réseau global.
Les travaux de ce mémoire se distinguent par l’approche employée pour la modélisation
du réseau électrique de l’avion. Son architecture hybride (AC et DC) est reproduite inté-
gralement et la modélisation des éléments est effectuée à l’aide d’informations fournies par
les manufacturiers en parallèle avec les normes de l’industrie de l’aéronautique. De plus, il
incorpore des automatismes reproduisant la logique de la reconfiguration lors de la perte
d’un ou plusieurs générateurs ou TRU. Somme toute, le modèle est complet et flexible lui
permettant d’être employé dans diverses études.