Optimisation des performances des filtres EMI dans les environnements à forte pollution électromagnétique

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L'avènement récent des technologies SiC en électronique de puissance, permettant l'opération à haute température et à fréquence de commutation élevée des interrupteurs de puissance, entraînera inévitablement un recul des limites imposées par les technologies à Silicium standard âgées de plus de 30 ans. Concrètement, l'opération à haute température permet de réduire la taille et la masse des systèmes de refroidissement tandis que les faibles capacités parasites des SiC permettent d'atteindre des fréquences de commutation inégalées par le Si, réduisant substantiellement la taille des éléments passifs des filtres harmoniques. En dépit de ces avantages subsiste les problèmes de compatibilité électromagnétique des convertisseurs, largement amplifiés par les pentes abruptes de commutation des transistors SiC qui génèrent un contenu spectral riche dans la bande réglementée du EMI conduit (150kHz à 30MHz). Afin de respecter les normes de compatibilité, un filtre EMI doit être conçu et intégré à l'intérieur du convertisseur. La conception de ce filtre est très complexe, car il doit supporter le courant maximal du convertisseur tout en assurant des caractéristiques d'atténuations élevées à haute fréquence. De plus, lorsque la puissance volumique du convertisseur est élevée, une difficulté supplémentaire est engendrée par les interactions électromagnétiques existantes entre les composants du filtre, le circuit imprimé et la structure métallique qui sont très rapprochés. Ces interactions altèrent l'atténuation du filtre qui devient difficile à calculer. Afin d'améliorer les performances des filtres dans ces milieux pollués, le programme de recherche proposé vise à 1) quantifier ces interactions et 2) développer de nouvelles structures de filtre résistantes à ces perturbations électromagnétiques. Des techniques de quantification basées sur la modélisation PEEC (Partial Element Equivalent Circuit) et FEM (Finite Element Method) sont proposées tandis que l'impression 3D est préconisée pour construire des structures de filtre intégrant blindage magnétique et blindage par courants de Foucault (métallique). Un plan expérimental est également proposé afin de valider les approches développées.