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Filtre CEM hybride générique

Défis technologiques Electromagnétisme - Electrotechnique Réseaux énergétiques intelligents Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Dans le domaine des applications embarquées, les spécifications des convertisseurs de puissance sont cruciales. Ils doivent non seulement être efficaces et compacts, mais aussi respecter des normes strictes en matière de compatibilité électromagnétique (CEM). Comprenez que ces convertisseurs peuvent être sensibles à leurs propres interférences (auto-immunité), causer des ou subir des perturbations dans leur environnement, principalement à cause des courants de mode commun.
Même les convertisseurs de puissance à basse puissance peuvent générer des émissions électromagnétiques à haute fréquence, ce qui peut interférer avec d'autres équipements à proximité ou même perturber les signaux radio.
Traditionnellement, pour répondre aux exigences de la CEM, nous avons recours à des techniques de blindage et de filtrage passif, ce qui ajoute du poids, du volume et des coûts significatifs au système. Environ 20 % de ces coûts et de ces contraintes sont imputés aux filtres CEM passifs.
Nous notons l’arrivée de nouveaux convertisseurs (basés sur des composants grand Gap SiC/GaN) dont les fréquences de commutation s’approchent, voire empiètent sur les gammes de fréquences des normes CEM. Afin de mieux tenir compte de cette problématique, une nouvelle alternative émerge : les filtres CEM actifs. Ces derniers offrent des performances au moins similaires tout en réduisant considérablement l'encombrement et le poids.
Dans le cadre de cette thèse, nous allons explorer ces filtres actifs CEM à travers différentes étapes. Nous commencerons par un état de l'art, suivi de l'estimation du bruit en mode commun et en mode différentiel des composants de commutation. Ensuite, nous simulerons et comparerons les solutions les plus pertinentes, qu'elles soient actives ou passives. Nous passerons également à la pratique en réalisant des tests de compatibilité électromagnétique sur des filtres et des convertisseurs courants.
Enfin, nous concevrons et testerons un prototype de filtre actif pour un convertisseur spécifique. Pour mener à bien cette thèse, il est nécessaire de maîtriser à la fois l'électronique analogique et numérique, ainsi que les logiciels de simulation électronique (LTspice, Pspice ou PSIM) et les outils de conception de circuits imprimés (Altium). De plus, une connaissance de la programmation embarquée serait un atout précieux.

Laboratoire

Département de l’Electricité et de l’Hydrogène pour les Transports (LITEN)
Service Transverses pour Technologies de Conversion électrochimique et électrique
Laboratoire Electronique Enérgie et Puissance
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