Modélisation CEM d`un ensemble Variateur de vitesse

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université des Sciences et de Technologie d’Oran
Mohamed Boudiaf
FACULTE DE Génie Electrique
DEPARTEMENT D’Electrotechnique
MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MAGISTER
SPECIALITE : ELECTROTECHNIQUE
OPTION : COMPATIBILITE ELECTROMAGNETIQUE
Présenté par :
CHERIF Lahcene
Sujet du mémoire
Soutenue le : 02-05-2012 devant le jury compose de :
Président : Mr. Z. AZZOUZ Professeur USTO-MB
Rapporteur : Mr. B. KOUADRI Maitre de conférence-A USTO-MB
Examinateur: Mr. M. BOURAHLA Professeur USTO-MB
Examinateur : Mr. B. MAZARI Professeur USTO-MB
Examinateur : Mr. A. W. BOUDINAR Maitre de conférences-A USTO-MB
Modélisation CEM d'un ensemble
Variateur de vitesse – Machine asynchrone

REMERCIEMENT
Je rends grâce à Dieu de m’avoir donné le courage et la volonté, afin de rédiger ce
modeste travail que je souhaite qu’il soit estimable et réussi.
Je remercie tout d’abord mon encadreur Monsieur KOUADRI qui m’a accordé sa
confiance en acceptant d’encadrer ce travail, je lui exprime ainsi toute ma reconnaissance
pour l’intérêt qu’il a porté à la lecture critique de mon mémoire. Ce travail n’aura pas abouti
sans ses conseils éclairés, son aide et son soutien, même dans les conditions les plus difficiles,
m’ont été très précieux.
Je tiens également à remercier :
Monsieur Z. AZZOUZ, Professeur à l’USTO, qui a accepté de juger ce travail et m’a
fait l’honneur de présider ce jury.
Tous les membres de jury qui ont bien voulu évaluer et examiner mon travail, trouvent
ici l’expression de mon profond respect :
Mr. M. BOURAHLA Professeur (USTO-MB)
Mr. B. MAZARI Professeur (USTO-MB)
Mr. A. W. BOUDINAR Maitre de conférences-A (USTO-MB)
Je ne saurais oublier à remercier mes enseignants de département d’électrotechnique
qui ont contribué à ma formation.
Je suis enfin reconnaissant envers tous les membres de ma famille qui m’ont soutenu
tout au long de ces études.
Enfin j’adresse mes meilleurs et chaleureux remerciements à toutes personnes qui
m'ont aidés de près ou de loin dans la réalisation de ce travail, sans oublier bien sûr mes
collègues de ma promotion de magister.

Résumé
Les moteurs électriques triphasés sont devenus nécessaire et motivé dans le domaine
industriel et de puissance. La progression dans l’électronique de puissance à permet aux
systèmes de contrôle de participer à l’utilisation permanente des moteurs asynchrones dans le
domaine électrique. La vaste utilisation des moteurs asynchrones est due principalement à sa
robustesse, de sa puissance massique et ses frais moins couteux de sa fabrication. L’apparition
des variateurs de vitesse ont donné la possibilité de varier la vitesse de rotation des moteurs
asynchrones dont ils ont participé à leurs développements d’utilisation. En réalité les
variateurs de vitesse se trouvent dans plusieurs conceptions industrielles assemblantes entre
les générateurs statiques et les moteurs électriques.
La Compatibilité Electromagnétique (CEM) apparaît aujourd'hui comme l'une des
contraintes majeures de la conception des structures de l'électronique de puissance et plus
précisément sur les variateurs de vitesse. Malheureusement, elle est trop souvent considérée
comme la dernière phase du développement d'un convertisseur puisqu'elle représente le
dernier obstacle à sa commercialisation. Si elle est intégrée à la conception, l'estimation a
priori des perturbations conduites et rayonnées par la simulation peut alors permettre un gain
considérable tant sur le plan économique que sur la durée des phases de recherche et de
développement.
Ce mémoire traite des principales méthodes d'estimation spectrale des perturbations
conduites. Cette étude met en évidence les problèmes liés aux simulations qu’elles soient
temporelles ou fréquentielles. Elle fait également le point sur l'utilité de chacune. Une
approche est alors proposée sur des structures de redressement à diodes, généralement
présentes en tête des convertisseurs.
Les hypothèses faites dans cette étude permettent de réaliser le modèle fréquentiel
d’un onduleur triphasé MLI. L'objectif est de s'approcher par des simulations "rapides" de
l'émission conduite. Il est alors impératif de prendre en compte l'environnement du
convertisseur, ce qui implique la modélisation des éléments situés en amont et en aval de ce
dernier (câbles, moteur, filtre, RSIL…).

Sommaire

Table des matières
Introduction générale ........................................................................................................................................ 01
CHAPITRE I : Généralités sur la Compatibilité Electromagnétique
I.1. Introduction…………………………………………………………………………………………………………… 04
I.2. La compatibilité électromagnétique (C.E.M) …………………………………………….. 04
I.2.1. Les niveaux de perturbation en CEM …………………………………………………... 05
I.2.1.1. Niveau d’immunité……………………………………………………………….. 06
I.2.1.2. Émission et Susceptibilité……………………………………………………….. 06
I.2.1.3. Observation………………………………………………………………………. 07
I.3. Perturbations électromagnétiques………………………………………………………… 07
I.4. Classifications des perturbations…………………………………………………………... 08
I.4.1. Les Principaux chemins de couplage des perturbations………………………………… 09
I.4.1.1. Couplage par rayonnement………………………………………………………. 10
I.4.1.2. Couplage par conduction…………………………………………………………. 11
I.4.1.2.1. Perturbations en mode commun…………………………………………. 12
I.4.1.2.2. Perturbations de mode différentiel………………………………………..12
I.4.2. Courants haute fréquence……………………………………………………………….. 13
I.5. Problématique CEM dans les variateurs de vitesse………………………………………. 15
I.5.1. Application au variateur de vitesse……………………………………………………... 15
I.5.2. Constituants du système………………………………………………………………… 16
I.5.3. Influence des effets capacitifs du câble…………………………………………………. 18
I.5.4. Surtension……………………………………………………………………………….. 19
I.5.5. Perturbations électromagnétiques en basses fréquences………………………………... 23
I.6. Normalisation en CEM........................................................................................................... 24
I.6.1. Les normes pour les basses fréquences………………………………………………... 25
I.6.1.1 Harmoniques de courant………………………………………………………….. 25
I.6.1.2 Harmoniques de courante radiofréquence RF…………………………………….. 28
I.6.1.3 Mesure des perturbations conduites …………………………………………….. 28
I.6.1.4 Mesure des perturbations rayonnées…………………………………………….. 29
I.6.2. Les normes pour les hautes fréquences………………………………………………... 30
I.6.3. Les unités spécifiques aux normes CEM……………………………………………… 32
I.7. Les protections contre les interférences électromagnétiques…………………………… 33
I.8. Conclusion............................................................................................................................. 34