Réduction des perturbations électromagnétiques conduites hautes fréquences générées par un convertisseur statique

Abstract

La pollution électromagnétique constitue un défi majeur pour la qualité de l'énergie dans les réseaux électriques. Les convertisseurs statiques, en tant que charges non linéaires, sont une source importante de cette pollution, émettant des perturbations électromagnétiques conduites et rayonnées significatives du point de vue de la compatibilité électromagnétique (CEM). Cette étude vise à analyser et à définir la signature CEM des perturbations électromagnétiques conduites à haute fréquence, générées par divers convertisseurs statiques (redresseur, hacheur, et leur combinaison). L'objectif final est de proposer des solutions pour atténuer ces perturbations et ainsi protéger les éléments vulnérables, notamment le réseau électrique auquel ces convertisseurs sont connectés. La recherche se concentre sur l'identification et la caractérisation des sources de perturbations électromagnétiques produites par ces dispositifs d'électronique de puissance. L'étude examine séparément un redresseur et un hacheur abaisseur, puis leur association. Elle se termine par l'exploration de diverses méthodes de réduction de ces perturbations, en particulier l'utilisation de filtres CEM passifs. Tous les résultats de simulation, obtenus via le logiciel Pspice, ont été validés en les comparant aux normes spécifiques applicables aux dispositifs étudiés. Mots clés : Compatibilité électromagnétique, dispositifs d’électronique de puissance, perturbations conduites, hautes fréquences, normalisation et réglementation, filtrage CEM. ملخص

يشكل التلوث الكهرومغناطيسي تحدًيا كبيرًا لجودة الطاقة في الشبكات الكهربائية. تعتبر المحوالت الثابتة، كونها أحمال غير خطية، مصدرًا مهًما لهذا التلوث، حيث تصدر اضطرابات كهرومغناطيسية موصلة ومشعة كبيرة من وجهة نظر التوافق الكهرومغناطيسي )CEM.) تهدف هذه الدراسة إلى تحليل وتحديد توقيع التوافق الكهرومغناطيسي لالضطرابات الكهرومغناطيسية الموصالت عالية التردد، التي تنتجها محوالت ثابتة متنوعة )مقوم، مقطع، ومزيج بينهما(. الهدف النهائي هو اقتراح حلول لتخفيف هذه االضطرابات وبالتالي حماية العناصر المعرضة للخطر، وال سيما الشبكة الكهربائية التي ترتبط بها هذه المحوالت. يركز البحث على تحديد وتصنيف مصادر االضطرابات الكهرومغناطيسية التي تنتجها هذه األجهزة اإللكترونية للطاقة. يركز هذا العمل الذي قمنا به على دراسة بشكل منفصل لمقومً ولمقطع الخافضً، ثم تجيمع بينهما. تختتم الدراسة باستكشاف طرق مختلفة لتقليل هذه االضطرابات، خاصة استخدام مرشحات التوافق الكهرومغناطيسي. تم التحقق من جميع نتائج المحاكاة، التي تم الحصول عليها عبر برنامج Pspice ،بمقارنتها بالمعايير المحددة القابلة للتطبيق على األجهزة المدروسة. الكلمات المفتاحية : التوافق الكهرومغناطيسي، أجهزة اإللكترونيات االستطاعة ، االضطرابات الكهرومغناطيسية المتنقلة عن طريق األسالك ، الترددات العالية، مرشح التوافق الكهرومغناطيسي∙ Summary: Electromagnetic pollution presents a major challenge to power quality in electrical networks. Static converters, as non-linear loads, are a significant source of this pollution, emitting substantial conducted and radiated electromagnetic disturbances from the perspective of electromagnetic compatibility (EMC), This study aims to analyze and define the EMC signature of high-frequency conducted electromagnetic disturbances generated by various static converters (rectifier, chopper, and their combination). The ultimate goal is to propose solutions to mitigate these disturbances and thereby protect vulnerable elements, particularly the electrical network to which these converters are connected. The research focuses on identifying and characterizing the sources of electromagnetic disturbances produced by these power electronics devices. The study separately examines a rectifier and a step-down chopper, followed by their combination. It concludes with the exploration of various methods to reduce these disturbances, particularly the use of passive EMC filters. All simulation results, obtained via Pspice software, have been validated by comparing them to specific standards applicable to the devices studied. Keywords : Electromagnetic compatibility, power electronic devices, conducted disturbances, high frequencies, standards and regulations, EMC filtering