Article

1 - GRANDES LIGNES DE LA CEM DES ÉLECTRONIQUES DE PUISSANCE

2 - PRINCIPAUX ÉLÉMENTS DE LA CHAÎNE DE PUISSANCE

3 - MÉTHODOLOGIE CEM POUR L’ASSEMBLAGE DE MODÈLES PRÉÉTABLIS ET FORMATION D’UNE CHAÎNE DE PUISSANCE

4 - CONCLUSION

5 - SIGLES

Article de référence | Réf : E1340 v1

Modélisations pour la CEM des électroniques de puissance

Auteur(s) : Olivier MAURICE, Alexandre VALLET

Date de publication : 10 déc. 2021

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Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

L’électronisation massive des objets et des systèmes impose l'intégration de plus en plus d’actionneurs, pilotés par quelques microprocesseurs, microcontrôleurs, etc. L’interface entre ces organes de manœuvres et les électroniques numériques de pilotages et décisions sont les électroniques analogiques de puissance qui assureront la fourniture contrôlée de l’énergie nécessaire à ces mouvements. Ces électroniques travaillent avec des signaux de plus en plus rapides pour améliorer leurs rendements. L’objet de cet article est de fournir des éléments de modélisation pour la CEM de ces électroniques de façon à justifier des éléments d’atténuation nécessaires pour les rendre conformes aux exigences de la compatibilité électromagnétique.

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ABSTRACT

Power Electronic Modeling for EMC

Coming from the pervasion of electronics in systems, we find more and more actuators driven by some large intergrated circuits in these systems. Teh interfaces between the machines and their control command are power electronics that drive the transmitted energy that is necessary for making movements. These electronics are working with signal using more and more fast edge times in order to increase their yield. The purpose of this article is to give some elements for modeling these electronics in EMC and help to justify the added components used to reach their EMC compliances.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Les électroniques dites « de puissance » regroupent des composants et des types d’architectures reconnaissables par les spécialistes de cette matière, mais aussi par les étudiants en électronique qui ont pu aborder certaines de ces structures. Dans ce cadre, concevoir une électronique qui concilie au mieux rendement et performances des composants dont, principalement, des transistors de commutation est un exercice difficile. Pour autant, s’il conduit à une conception fonctionnelle efficiente, l’exercice ne répond pas forcément aux besoins et exigences de la compatibilité électromagnétique (CEM).

Le champ de la CEM est bien plus large que le seul champ couvert par les signaux des électroniques de puissance. En particulier, il impose d’évaluer les bruits engendrés sur les lignes d’alimentation des électroniques de puissance par leurs commutations. Si ce bruit est calculable classiquement à partir de la conception fonctionnelle dans la bande passante de l’électronique, son estimation hors bande, c’est-à-dire à des fréquences beaucoup plus élevées que celle du fonctionnement nominal, implique une approche de modélisation propre à la CEM. Cet écart est souvent mal compris : le métier de la CEM ne se satisfait pas d’un recoupement exemplaire entre un signal mesuré et un signal calculé, cela n’a d’ailleurs paradoxalement aucun intérêt. Le but de l’ingénieur en CEM est de prédire une enveloppe des maxima en émission de cette électronique, qui encadre les mesures pouvant être effectuées sur cette électronique sous diverses conditions de fonctionnement. Il doit également prendre en compte les dispersions et les incertitudes inhérentes aux composants et à la structure conçue, et ce, pour toutes les fréquences entre quelques hertz à plusieurs gigahertz. Parvenir à l’établissement de ces amplitudes limites, comme à la conformité de l’électronique vis-à-vis des exigences auxquels les systèmes qui vont l’accueillir sont soumis, appelle l’utilisation de modèles qui ne sont pas des modèles fonctionnels, mais des modèles pour la CEM.

Par l’emploi de modèles rapides, robustes, délivrant des résultats englobants sans être trop majorants, permettant de positionner les performances en CEM de l’électronique dans une analyse de fiabilité et de sûreté de fonctionnement, l’ingénieur en CEM apporte ainsi sa pierre à la conception de l’électronique de puissance sous un angle qui n’est pas celui du concepteur hardware.

Nous espérons par cet article fournir les premières briques à l’ingénieur en CEM pour élaborer le modèle qu’il devra construire pour l’électronique dont il a la charge.

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KEYWORDS

conducted emissions   |   radiated emissions   |   power electronics   |   power choppers

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e1340


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BOUCENNA (N.) -   Contribution à la modélisation en compatibilité électromagnétique des machines électriques triphasées.  -  (Doctoral dissertation, École normale supérieure de Cachan-ENS Cachan) (2014).

  • (2) - MAURICE (O.), RAVELO (B.), REINEIX (A.) -   *  -  . – Modélisation multiphysique : premiers concepts fondamentaux dans le cadre classique (2019).

  • (3) - MAURICE (O.), DURAND (P.) -   *  -  . – Complex Systems Modelling Developed for Electromagnetic Compatibility Applied to Automatic Problems (2016).

  • (4) - LARDELLIER (M.) -   Contribution à l'étude des perturbations électromagnétiques générées par des convertisseurs.  -  (Doctoral dissertation) (1996).

  • (5) - GUETTICHE (N.) -   Développement des modèles CEM de composants d'électronique de puissance pour la caractérisation des perturbations en mode rayonné.  -  (Doctoral dissertation, université de bouira) (2017).

  • ...

NORMES

  • Normes analogiques définissant les limites en émissions conduites ou rayonnées (reprise pour la réglementation européenne par la norme NF EN 55022). - CISPR22 -

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