CEM en électronique de puissance - Sources de perturbations, couplages, SEM

Le principe de la compatibilité électromagnétique (CEM) consiste à permettre le fonctionnement correct et optimal de tout dispositif électrique en présence d’autres, chacun étant en fonctionnement nominal. Autrement dit, c’est le droit pour chacun de « vivre » sans « gêner » son voisin. De cette définition découlent trois pôles d’intérêt : l’étude des sources de perturbations, l’étude des couplages et, enfin, l’étude de l’impact des perturbations sur une « victime », domaine de la susceptibilité électromagnétique (SEM). Dans cet article, nous appliquons cette problématique au domaine de l’électronique de puissance. L’article sera consacré aux méthodes de réduction et à la simulation.

Le fonctionnement d’un convertisseur statique est intrinsèquement polluant, les grandeurs électriques étant fortement variables, sur des durées très courtes (1 µs à 10 ns), avec de fortes amplitudes (de l’ordre du kilovolt et du kiloampère) et des fréquences pouvant être élevées (100 Hz à 1 MHz). Plus que leur amplitude, ce sont surtout les dérivées de ces grandeurs qui sont à l’origine des perturbations électromagnétiques. En effet, tous les phénomènes de couplage s’opèrent proportionnellement à la dérivée d’une grandeur électrique.

Si l’on observe les perturbations électromagnétiques émises par un convertisseur statique sur une échelle de fréquence, comme il est représenté ci-après, on constate qu’elles s’échelonnent sur 7 décades. En effet, chaque étage de conversion contribue à perturber sur une plage fréquentielle dépendant de sa fréquence de commutation, le redresseur d’entrée jusqu’à quelques 10 kHz, l’étage à commutation HF jusqu’à quelques mégahertz et les phénomènes liés aux transitions de commutation (résonances, excitation des modes propres) jusqu’à quelques dizaines de mégahertz. .

Par ailleurs, la diffusion des convertisseurs statiques dans les équipements « grand public » multiplie les sources de pollution. Le problème de la CEM en électronique de puissance va donc consister, en agissant sur les caractéristiques temporelles des signaux, à limiter leur étendue spectrale ou à tenter de confiner dans le convertisseur tous les effets parasites indésirables.

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