Caractéristiques et évolution du bruit électromagnétique dans les dispositifs d alimentation embarqués sur aéronef

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1 COMITÉ NATIONAL FRANÇAIS D RADIOÉLCTRICITÉ SCINTIFIQU Caracérisiques e évoluion du brui élecromagnéique dans les disposiifs d alimenaion embarqués sur aéronef François Cosa *,**, Chrisian Vollaire *** * SATI (UMR 29), NS Cachan, PRS UniverSud, 61 av. du Pd Wilson, Cachan, France ** IUFM de Créeil, Universié Paris 12, place du 8 mai 1945, Sain-Denis, France, *** AMPR (UMR 5005), cole nrale de Lyon, 36 Av. Guy de Collonge, cully, France. Résumé- aricle décri les mécanismes de perurbaions élecromagnéiques à l œuvre dans les converisseurs élecroniques d énergie, de plus en plus présens dans les aéronefs car ils facilien la mainenance, permeen une réducion des coûs e un accroissemen de la charge uile. Par une approche de modélisaion simple, on monrera que ces disposiifs son inrinsèquemen rès polluans sur une rès large plage de fréquence. On indiquera quelques poins liés à la echnologie des semiconduceurs qui conribuen à ces phénomènes, mais aussi que ous les élémens de la foncion élecrifiée conribuen à la généraion ou à la ransmission des perurbaions M (sources, câbles, acionneurs). Ainsi, ce aricle veu sensibiliser le concepeur de sous-sysème à la prise en compe de la CM dès la phase iniiale de concepion. I. Inroducion Depuis environ 40 ans, le domaine du raiemen de l énergie a éé bouleversé par l émergence de l élecronique de puissance. domaine es le suppor du raiemen de l énergie élecrique (condiionnemen, réglage) au même ire que l élecronique numérique l es pour le raiemen du signal. Il es remarquable de consaer que ces deux domaines son basés sur le foncionnemen en commuaion des semi-conduceurs. Dans le premier cas, il s agi de composans de puissance (IGBT, MOSFT, diodes, ec..) à conducion vericale qui, en régime de commuaion, confèren aux converisseurs saiques où ils son uilisés un rendemen rès élevé ; dans l aure cas, il s agi de composans laéraux foremen inégrés permean d accroîre la viesse de raiemen de l informaion. Dans ous les cas, ce foncionnemen en régime de commuaion à fréquence élevée donne lieu à des perurbaions élecromagnéiques. Les phénomènes de couplage proches ou par rayonnemen son proporionnels à la dérivée emporelle des grandeurs élecriques : Mdi/d, CdV/d ; ils son donc d auan plus imporans que ces grandeurs son naurellemen grandes e que les harmoniques des grandeurs élecriques commuées son à fréquences élevées. Les progrès des composans de l élecronique de puissance, précédemmen canonnée dans le domaine de la racion ferroviaire, des applicaions miliaires e indusrielles, on permis un large développemen dans les applicaions de grande diffusion où, miniaurisée, elle assure une meilleure gesion de l énergie : auomobile, aéronauique, domoique, éclairage, bureauique, appareils nomades, ec.. Ainsi la polluion élecromagnéique es devenue un poin sensible à cause du nombre sans cesse croissan de disposiifs en service e de l accroissemen de leur fréquence e de leur viesse de commuaion ; conséquences de l amélioraion des rendemens e de la diminuion des volumes. Ainsi, la législaion normaive en maière de compaibilié élecromagnéique (CM) a--elle foremen évolué cee dernière décennie. n conséquence, la concepion d un disposiif de conversion saique doi répondre à rois ypes de conraines : efficacié énergéique, volume minimal e CM. I.1. L avion plus élecrique : les sources de bruis La souplesse de conrôle, les gains d énergie possibles e la mainenance faciliée son les grands aous des acionneurs élecriques commandés par des converisseurs saiques d énergie élecrique. s caracérisique expliquen l évoluion qu on a pu observer dans le domaine auomobile : élecrificaion des auxiliaires du moeur hermique (venilaeur e pompe à eau à viesse variable), foncions plus complexes elle la direcion assisée ou la climaisaion e mainenan le sop & sar ou la racion hybride. La même évoluion es en rain de s opérer dans l avion : commandes de vol élecro-hydrauliques, inverseur de poussée, rain d aerrissage e freinage élecrique, pompe à kérosène, ec La figure 1 illusre les foncions poeniellemen élecrifiables dans l avion. e évoluion se radui par un gain de masse, de charge uile, une réducion de la consommaion de kérosène e une mainenance facilié e à meilleur coû. Fig. 1 - Foncions élecrifiables dans un avion pour une opimisaion énergéique [1].

2 Ainsi, la par prise par l énergie élecrique dans les fuurs avions ne fai que croîre, l AIRBUS A3 a une puissance insallée de 600kW, le BOING kW! Il en résule que les fuurs réseaux embarqués doiven êre adapés à cee évoluion, passan du 115V riphasé 400Hz au coninu +/- 270V. La brique de base permean le conrôle de l énergie élecrique dans ce ype de réseau es l onduleur riphasé, connecé via des câbles (blindés ou non) à l acionneur d une par e au réseau de bord d aure par. La figure 2 illusre la configuraion générique de ce ype d alimenaion. Bus DC 270V DC Boîier-dissipaeur Masse méallique Cable AC Acionneur Fig. 2 - Srucure générique d alimenaion des acionneurs élecriques d un avions (HA, reverse, frein, commande de pompe, ec..). Les principales srucures de conversion saique d énergie élecrique qu on peu rouver dans les aéronefs son : - alimenaion AC-DC ou DC-DC, leur puissance s éage de quelques 10W au kw, la fréquence de foncionnemen es comprise enre quelques 10 e quelques 100, - onduleur de ension, ils son uilisés pour les acionneurs élecriques ou en associaion avec les généraeurs de bord (redresseur MLI) pour la généraion de ension AC. Les puissances s éagen de quelques kw à quelques 100kW, les fréquences de commuaion son de l ordre de quelques 10. Dans ce ype de configuraion, le converisseur (bruyan) peu êre disan de l acionneur de plusieurs dizaines de mères. Le câble AC es parcouru par des courans e ensions à variaions bruales, à haue fréquence e de fore ampliude. nfin, ces disposiifs son généraeurs de couran de mode commun par essence même de foncionnemen comme on le verra plus loin ; eux-mêmes sources de rayonnemen M. Il es de ce fai imporan de comprendre les caracérisiques e les évoluions des bruis élecromagnéiques dans ce domaine, c es l obje de ce aricle. II. Faceurs d accroissemen du brui Les faceurs d accroissemen du brui des disposiifs de conversion saique son muliples, ils son de plusieurs ordres. II.1. voluions echnologiques des composans acifs e passifs La recherche de miniaurisaion des disposiifs d alimenaion a condui au développemen de semiconduceurs don la fréquence de ravail n a cessé d augmener : acuellemen une alimenaion DC-DC foncionne à 500 alors que 10 ans auparavan la fréquence éai pluô de l ordre de 20 à 50. e endance se poursui, on voi des annonces pour des disposiifs commuan à 3 MHz. e évoluion a éé rendue possible par une meilleure maîrise des procédés echnologiques de fabricaion des composans de puissance e des opologies innovanes (COOLMOS, IGBT Trench, ec..) e l usage de maériaux différens comme le SiC. Malheureusemen, la nuisance CM a aussi cru avec l accroissemen des performances! II.2. Diversié des domaines d usage Les domaines d applicaion où on renconre des disposiifs d alimenaion basés sur la commuaion se son foremen mulipliés duran les rois dernières décades. On es passé d applicaions limiées au domaine de la racion ferroviaire (hyrisors, GTO) e aux enrainemens à viesse variable en milieu indusriel (onduleur à ransisor bipolaire e diode rapide alimenan des moeurs synchrones e/ou asynchrone) ou au chauffage par inducion à des applicaions généralisées dans le domaine des ranspors : auomobile, aéronauique, domoique, informaique personnelle, éclairage fluorescen e mainenan à LD. L évoluion echnologique a sélecionné les composans à grille isolée, faciles à commander e présenan soi une conducion par champ élecrique (MOSFT) soi une conducion par champ e par diffusion (IGBT). Ils on évolué en haue ension en diminuan les emps de commuaion. L usage de ces composans a permis un for accroissemen des fréquences de commuaion auorisan la miniaurisaion des disposiifs de conversion saiques, favorisan ainsi leur usage. Similairemen, la réducion des emps de commuaion a permis la réducion des peres, favorisan aussi la réducion de volume. Touefois ces avanages rouven leur limiaion dans les fores conraines CM qu ils occasionnen. Le ableau 1 monre l évoluion des conraines élecriques liées aux évoluions echnologiques des inerrupeurs de puissance. On peu consaer globalemen une élévaion coninue des fréquences e des viesses de commuaion, les dv/d e di/d ayan aussi augmenés. Tableau I - évoluion des performances des inerrupeurs de puissance, (chiffres indicaifs par puce élémenaire) Ans Inerrupeurs calibres Fréq Thyrisors, Diode de puissance GTO 1, Transisors bipolaires, Diodes rapides 1985 MOSFT 3kV, 3kA 3kV, 3kA, 100A,1kV 50A, 1000V 1990 IGBT 2 100A, 1000V 2000 COOLMOS 50A, 600V 2000 IGBT 400V) (réseau 1 Gae Turn-off Thyrisor 2 Insulaed Grid Bipolar Transisor 100A, 1,2kV 100Hz 300Hz, qqes 100 qqes dv/d, di/d 1kV/µs 100A/µs

3 2003 TrenchMOS 50A, 25V 1MHz 2005 IGBT (racion) 100A, 6kV 2005 Diodes Schoky SiC 2010 JFT SiC IGBT SiC 10A, 600V 10A, 1200V qqes 100 qqes kV/µs, kV/µs, 10 Les fuurs composans de commuaion basés non plus sur le Si mais le SiC son développés dans deux objecifs : -le foncionnemen à haue empéraure (200 voire 300 C) dans les applicaions aéronauiques e auomobiles, -le foncionnemen à haue ension ( 10kV) pour les applicaions en racion ferroviaire e sur les réseaux haue ension. Des éudes préalables on aussi monré que leur impac CM s es aussi accru, élevan la gamme fréquence des perurbaions qu ils génèren. II.3. endue specrale du brui dans les disposiifs de conversion saique A l inverse de disposiifs qui génèren une polluion élecromagnéique sur une plage réduie de fréquence, les disposiifs de conversion saique émeen sur une plage rès large ainsi que décri à la figure 3. Chaque éage de conversion, du redresseur d enrée foncionnan à la fréquence du réseau, jusqu aux éages de puissance commuan à quelques dizaines ou cenaines de e aux éages de commandes conribuen de façon complexe à l émission des perurbaions conduies e rayonnées, selon la srucure de conversion, son mode de commuaion e la naure echnologique des inerrupeurs. De plus, les sources inerfèren enre-elles donnan lieu à des effes complexes d inermodulaion. 10 Harmoniques de redressemen ages de puissance harmoniques de commuaion Transioires de commuaion Srucure de conversion Mode de commuaion Technologie des inerrupeurs ages de commande 9 10 F (Hz) Circuis numériques Fig. 3 - Répariion specrale des bruis élecromagnéiques dans un converisseur saique. Ainsi, les disposiifs de conversion d énergie élecriques son des conribueurs rès sévères à la polluion élecromagnéique. II.4. Les enjeux de la maîrise du brui M On consae donc que la maîrise des bruis élecromagnéiques de ces disposiifs consiue un enjeu rès imporan pour la sûreé de foncionnemen e le non brouillage de l avionique. Sur les avions d arme, à ces crières, s ajoue aussi celui de furivié. L objecif d abouir à l avion plus élecrique impose donc une CM maîrisée dès la phase de concepion d un sysème, ce qui implique une bonne connaissance des phénomènes en jeu à la source. III. Sources de brui : la cellule de commuaion e sa commande La conversion saique d énergie élecrique (alimenaion à découpage, onduleur, redresseur, ec..) es basée sur le principe de la cellule de commuaion : c es l associaion de deux inerrupeurs qui perme la gesion de l énergie enre une source de ension d enrée e une source de couran de sorie (figure 4). L inerrupeur principal es commandé par une foncion de modulaion (fm() périodique, à valeur binaire e rappor cyclique (α= on /T d ) variable) qui module le ransfer de puissance selon la valeur du rappor cyclique α. La noion de source doi êre comprise au sens où elle es capable d imposer une grandeur quasi-consane (ension ou couran) à l échelle de la période de découpage. e caracérisique es généralemen donnée par la présence de composans réacifs (condensaeur d enrée C e ou inducance de lissage en sorie). Ainsi, il es remarquable de noer que les grandeurs exernes de la cellule de commuaion (, I o ) son consanes alors que les grandeurs inernes (i e, v k ) son variables, modulées par la foncion fm(). fm() I e Io I o fm() 1 v on T d V k Fig. 4 - llule de commuaion e formes d ondes associées. Il es possible d exprimer les ensions e courans variables de la cellule de commuaion en foncion de celles qui son consanes : v k () = fm() (1) i() = fm()i (2) e o Des relaions précédenes, on dédui la loi de réglage de la puissance converie : Ps = vk Io =α Io (3) Ainsi, sur ce principe, oues les foncions de conversion saique peuven êre réalisées, on ajoue parfois un ransformaeur dans la srucure lorsqu un isolemen galvanique es nécessaire. III.1. Origine des perurbaions conduies e rayonnées dans les converisseurs saiques Les grandeurs élecriques son rès foremen variables dans la maille de commuaion. n effe, pour réduire les peres lors des commuaions (présence simulanée de la ension e du couran dans les inerrupeurs), il es nécessaire que les i -3-

4 commuaions soien rès rapides. Acuellemen, l ordre de grandeur des gradiens de commuaion es de l ordre de 100 à 1000 A/µs pour les di/d e de 5 à 50 kv/µs pour les dv/d. A ire d illusraion, la figure 5 schémaise ces phénomènes dans un hacheur relié à un Réseau Sabilisaeur d Impédance de Ligne (RSIL) : dans la maille enouran la zone hachurée, le couran I e subi des variaions rès rapides à haue fréquence ; la boucle ainsi consiuée s apparene à un dipôle rayonnan magnéique : le condensaeur de découplage d enrée C e limié dans sa foncion par ses imperfecions (résisance e inducance série l p ), ne suffi généralemen pas à empêcher la propagaion sur le réseau d alimenaion d un couran parasie impulsionnel I p. Anenne RSIL Champ p Ip VRSIL d lp Fig. 5 - Origine e mode de couplage des perurbaions élecromagnéiques d un converisseur saique. Par ailleurs, les conduceurs représenés en bleu subissen les fores variaions de la ension V k, ils consiuen un dipôle rayonnan élecrique e peuven ransmere à la erre des courans impulsionnels I mc via la capacié parasie symbolisée par C p enre le disposiif e la erre. III.2. Modélisaion On peu alors donner un modèle de la cellule de commuaion, représenaif des effes de perurbaion. Le couran en enrée de la cellule es représené comme un généraeur de couran créan le couran parasie de mode différeniel par couplage par impédance commune (condensaeur d'enrée). La ension d'inerrupeur es représenée par un généraeur de ension généran le couran de mode commun via les couplages capaciifs. La cellule de commuaion peu alors êre représenée par l un des deux modèles de la figure 6, où apparaissen les sources de couran I e e de ension V mc =V k. Cp I mc L R Ip τ v Imc Cp/2 τ i Cp/2 Fig. 6 - Modèles de la cellule de commuaion pour la représenaion des perurbaions conduies. s modèles peuven êre associés à celui de l'environnemen élecrique du converisseur (réseau, charge, disposiifs de commande, connecions avec la erre) pour déerminer e calculer les filres de mode commun e de mode différeniel à placer en enrée. Le premier modèle présene l inérê de moner que les courans parasies dus à la ension V k peuven se refermer par les deux lignes d alimenaion mais inclu la capacié de couplage de mode commun, la source de ension V k es à référence floane. Le second es référencé à la ension de mode commun, ce qui simplifie l exploiaion analyique, ce modèle es plus représenaif de la cellule de commuaion. s généraeurs équivalens son donc considérés comme les sources équivalenes des perurbaions élecromagnéiques dans le domaine fréqueniel. On complèe la descripion du modèle avec les impédances de liaison des différens poeniels de la cellule à la référence de poeniel (erre, châssis, ec..). s impédances immaérielles représenen les effes des couplages parasies enre le converisseur e son environnemen élecrique. Toues les imperfecions des composans passifs e acifs peuven êre incluses dans ce modèle (figure 7). e représenaion suppose donc des effes localisés, hypohèse admissible an que les dimensions géomériques des disposiifs resen faibles devan la longueur d onde des signaux les plus rapides, ce qui es généralemen le cas. n compléan ce modèle avec celui du RSIL, il es aisé d effecuer le calcul du couran I p appliqué à l impédance de mesure du RSIL, e représenaif de la conribuion de chaque source au signal de perurbaion. On peu alors exprimer le couran I p qui circule dans chaque impédance du RSIL par : I = I C (f) + V C (f) (4) p e 1 k 2 Les foncions C 1 (f) e C 2 (f) son représenaives des couplages des sources I e e V k en mode différeniel e en mode commun dans le domaine fréqueniel. n fai, elles son analogues à des foncions de ransfer qui permeen de relier les sources inernes de perurbaions aux grandeurs mesurées par le RSIL. s foncions peuven êre calculées analyiquemen en localisan oues les impédances du sysème, elles peuven aussi êre obenues expérimenalemen par la mesure direce à l analyseur d impédance. RSIL Zrsil Zrsil Imd1 Imc Z+ Z - V mc Zmc Fig. 7 - Modèles CM de la cellule de commuaion par source équivalenes e couplages localisés. On peu donc consaer que oues les sources présenes dans le converisseur conribuen aux perurbaions conduies. Néanmoins, ceraines foncions de couplage son dominanes vis-à-vis de chaque mode de propagaion ; en pariculier, la foncion C 1 es dominane pour le mode différeniel e la foncion C 2 l es pour le mode commun [2]. Deux poins apparaissen alors comme déerminans : les sources d exciaion I e, V k, caracérisées dans le domaine fréqueniel, leurs foncions de couplage C 1 (f), C 2 (f), Un exemple rès simplifié d exploiaion es illusré à la figure 7. On a représené pour ce cas simple les foncions de couplage C 1 (f) e C 2 (f) (figure 8). On peu noer le minimum de C 1, dû à la résonance propre du condensaeur C e. -4-

5 Foncions C1(w) e C2(w) Leur effe se radui par l'appariion de résonances HF dans le specre des signaux parasies d'auan plus imporanes que l'inerrupeur es commandé rapidemen, car les peres par commuaion n'amorissen que rès peu les régimes libres. s régimes peuven aeindre plusieurs dizaines de MHz, voire d avanage pour les converisseurs basse ension for couran (voir specre figure 13, enre 10 e 50MHz). Fréquence (Hz) Fig. 8 - voluion fréquenielle des foncions de couplage C 1 (f) e C 2 (f). On en dédui le specre des perurbaions conduies sur le RSIL par applicaion de l expression (4). La figure 9 monre une comparaison enre specre calculé e mesuré en uilisan ce principe de modélisaion. Le suppor es un hacheur commuan à 15 alimené sous 48V e fournissan un couran de sorie de 2A. l p l p l p I e C mc C d C C mc Charge Impédance de Mode commun mesure Fréquence (Hz) simulaion Fig. 9 - Comparaison enre simulaion à parir du modèle fréqueniel e mesures dans le cas d un hacheur. e approche peu aussi êre appliquée au mode rayonné : les foncions de couplage son beaucoup plus complexes car elles inègren les géomériques (généralemen ridimensionnelles) des circuis sources e les coordonnées du poin d observaion du rayonnemen. On peu ouefois exprimer les champs rayonnés sous une forme analogue, les foncions de couplage dépenden alors de la naure du champ observé : p = R 1(géomérie,circui) + R (géomérie,circui) (5) 2 H = I R (géomérie,circui) + V R (géomérie,circui) (6) H H p e 1 k 2 Dans ous les cas, ce son oues les grandeurs élecriques de la cellule de commuaion qui doiven êre considérées comme les sources de bruis du converisseur. Le modèle de sources défini plus hau ne perme pas de rendre compe de la présence de raies à rès haue fréquence dans le specre des signaux parasies. Leur origine réside dans les muliples composans parasies de la srucure de conversion (figure 10), c'es à dire : les capaciés parasies des inerrupeurs bloqués. les inducances parasies de câblage ou inrinsèques aux composans (bonding des composans acifs, condensaeur C e, ec..). les couplages capaciifs e inducifs vis-à-vis de la masse dans la cellule de commuaion e dans la charge. Fig Modèle de la cellule de commuaion avec les imperfecions occasionnan l appariion de résonances HF. III.3. Aures modes de commuaion : la commuaion douce, inérês e conraines. Moyennan l inroducion de composans réacifs dans la cellule de commuaion, il es possible «d adoucir» des ransioires de commuaion des ensions e courans e de faire décroîre leur enveloppe specrale en foncion de la fréquence plus rapidemen qu en commuaion commandée classique [3]. La cellule de commuaion es modifiée comme représené à la figure 11. Toues grandeurs de sories égales, on consae l inérê de faire foncionner le converisseur dans ce mode. fm() C e I e L C Io specre de ie*ro -100 Fréquence (Hz) Fig Srucure de conversion à commuaion douce, specres comparaifs du couran I e, noir : commuaion douce, gris : commuaion commandée. Le specre du couran décroî en 1/F 3, inversemen au cas de commuaion classique où il décroî d abord en 1/F puis en 1/F 2. Il en résule donc un impac plus faible en ermes de perurbaions en HF. III.4. Aspecs echnologiques La echnologie des semi-conduceurs de puissance e leur commande déermine significaivemen les perurbaions émises. A ire d illusraion, la figure 12 monre l évoluion du specre de perurbaions conduies d un hacheur (15, V in =48V, I ou =2A) pour deux echnologies différenes de diode. On observe que oues choses égales par ailleurs, la -5-

6 diode à recouvremen rapide (snap off) es neemen plus perurbane que la diode sof fréquence (Hz) Fig Specre de perurbaion conduie, (hacheur 15, V in =48V, I ou =2A), gris : diode snap off, noir, diode sof fréquence (Hz) Fig Impac de la commande de grille d un MOSFT sur les perurbaions conduies (hacheur 15, V in =48V, I ou =2A). gris clair : R g =68Ω, gris : R g =22Ω, noir : R g =0Ω. Similairemen, la commande de grille des ransisors de puissance (MOSFT ou IGBT) impace assez foremen le niveau de perurbaion, comme le monre les courbes de la figure 13, mesurées sur le hacheur précéden. Dans ce essai, on a fai varier la résisance de grille du ransisor MOSFT du hacheur. On observe en haue fréquence (gamme 1-10MHz) des variaions considérables du niveau de brui émis, ainsi que l exciaion de résonances inrinsèques à la srucure de conversion. Les conséquences son évidemmen similaires sur les perurbaions rayonnées par cee srucure de conversion. III.4. Aures sources de brui de commuaion Les semi-conduceurs de puissance son commandés par des circuis numériques de ype FPGA, micro-conroleurs ou processeurs numériques de signal. Les horloges de ces disposiifs son siuées dans une gamme de fréquence allan de la cenaine de MHz à quelques GHz, elles son donc aussi des sources de brui élecromagnéiques significaives qui inerviennen souven au-delà de la bande de perurbaion de la parie puissance. La figure 14 présene le specre du champ rayonné par un onduleur (fréquence de ravail : 4) alimenan un moeur élecrique, les raies de fore ampliude ( MHz) son dues au quarz local mal blindé [4]. On consae que sur cee gamme de fréquence (30-300MHz) c es bien la commande qui perurbe e non l éage de puissance (niveau oléré en rouge)! Fig Specre de perurbaions rayonnées d un onduleur alimenan un moeur asynchrone. IV. Les couplages Les perurbaions élecromagnéiques son ransmises à l exérieur d un sysème via différens couplages. Dans le cas des converisseurs élecroniques, les couplages son localisés à rois niveaux : le converisseur, les câbles de liaison, l acionneur alimené. IV.1. Couplages inra-converisseur Les semi-conduceurs de puissance son inégrés sous forme de modules pour maximiser la compacié e gérer la hermique. ype de packaging es à l origine de couplage en mode commun imporan via les capaciés parasies enre les semi-conduceurs e le dissipaeur généralemen relié à la masse (figure 15). Conacs élecriques Wire bonding Isolan céramique Trou de fixaion boîier Dissipaeur hermique PCB e semi-conduceurs Fig xemple de module de puissance. Par ailleurs, la connecique inerne (bonding) inrodui aussi des couplages inducifs imporans qui ajouen des effes sur le foncionnemen du converisseur [5], mais surou conribuan au rayonnemen en champ proche de la srucure, comme monré à la figure 16, qui monre une carographie en champ proche d un el module dans un variaeur de viesse dbµa/m Fig Carographie en champ proche d un module de puissance, émission due au packaging (cercle bleu). -6-

7 IV.2. Couplages exernes : les câbles e les acionneurs. Dans les disposiifs spaiaux ou aéronauiques, les liaisons son assurées dans les cas criiques [2] par des câbles blindés de puissance. Compe enu de la naure des signaux de puissance véhiculés, les blindages son parcourus par des courans de mode commun rès inenses e le crière d impédance de ransfer prend donc oue son imporance pour caracériser l efficacié de blindage e limier leur rayonnemen. Les acionneurs élecriques son aussi un lieu de couplage rès imporan en mode commun. La naure même de ces disposiifs, consiués par des bobinages insérés dans les encoches des machines e don la carcasse es reliée à la masse consiue in lieu idéal de couplage en mode commun. La figure 17 monre l impédance de mode commun mesurée dans l acionneur uilisé dans l inverseur de poussée TRAS TM (moeur synchrone à aiman de 25kW, r/mn). On noera qu en basses fréquences le couplage capaciif équivalen es de l ordre de 2nF e qu en haue fréquence, le comporemen es complexe donnan lieu à des résonnances au couran de mode commun. [3] F.Cosa, D. Magnon, «Graphical analysis of he specra of MI sources in power elecronics», I rans. On Power lecronics, vol. 20, N 6, pp , nov [4] F. Cosa,. Labouré, V. Lavabre, M. Para, L. Palea, «Validaion of numerical calculaions of he conduced and radiaed emissions : applicaion o a variable speed drive., I PSC 2000, pp , Galway (Irlande), juin [5] C.Gauier, A. Guena, F. Cosa, «Modélisaion des fils de bonding uilisés en élecronique de puissance», Congrès CM 06, Sain Malo, Avril 06, on CDROM. [6] F. Reby, R. Bausière, B. Sohier, F. Cosa, Reducion of radiaed and conduced emissions in power elecronic circuis by he coninuous derivaive conrol mehod (C.D.C.M.)., PMC98, pp. G2-13-G2-18, Pragues, sepembre [7] B.Revol, F. Cosa, «Opimisaion des filres de mode commun associés aux sysèmes de variaion de viesse», Congrès CM 06, Sain Malo, Avril 06, on CDROM. Fig 17 - impédance de mode commun de l acionneur TRAS TM V. Conclusion aricle a présené les principaux mécanismes à l œuvre dans la généraion des perurbaions élecromagnéiques dans les disposiifs de conversion d énergie élecroniques embarqués dans les aéronefs. On a mis en évidence leur rès large specre fréqueniel ainsi que leurs niveaux imporans. La compréhension de ces mécanismes (sources e modes de couplage) perme la prise en compe de la CM dès leur concepion [6]. Touefois, ces disposiifs resen inrinsèquemen pollueurs e il conviendra oujours de leur adjoindre des sysèmes de filrage [7] e de blindage. VI. Bibliographie [1] Leiser Falayro, «Beyong he more elecric aircraf», American Insiu of Aeronauics & Asronauics, Aerospace America, sep [2] F. Cosa, C. Vollaire, R. Meure, Modeling of Conduced Common Mode Perurbaions in Variable- Speed Drive Sysems, I Transacions on MC, Vol. 47, NO. 4, Nov. 2005, pp