Étude des perturbations conduites et rayonnées dans une cellule de commutation

(Reçu le 10 juin 1993, révisé et accepté le 8 septembre 1993)

Abstract
The principles used in static conversion and the rise of the performances of the new switching devices contribue to increase the level of electromagnetic noises emitted by electronic converters. We have studied the way how these perturbations are created and coupled through their environment in conducted and radiated mode by a switching cell. This one can work in hard switching, zero current or voltage switching modes. We first outline the general problems of electromagnetic pollution and their metrology in converters. Then we describe the experimental environment. We analyse the mechanisms of generation of parasitic signals in a switching cell related to the electrical constraints and its switching mode. The simulated results, issued of the analytical models obtained, are confronted with the experimental ones. Then we show a method to calculate analytically the E and H near fields. It has been confirmed by experimental results. At last, we present, in a synthetic manner, the main results obtained, relative to the switching mode and the electrical constraints, using a new characterizing method. Theses results will allow the designer to incorporate the electromagnetic considerations in the conception of a converter.

Résumé
Les principes de commutation employés en conversion statique, l'évolution des performances statiques et dynamiques des composants, contribuent à faire des dispositifs de conversion statique de puissants générateurs de perturbations conduites et rayonnées. Nous nous sommes attachés à étudier les mécanismes de génération et de couplage des perturbations, tant en mode conduit que rayonné dans des structures à une seule cellule de commutation et fonctionnant selon les trois principaux modes de commutation : commutation forcée, à zéro de courant (ZCS), et à zéro de tension (ZVS). Après la mise en évidence de la problématique de pollution électromagnétique dans les structures et leur métrologie, nous décrivons l'environnement expérimental étudié. Nous analysons ensuite les principaux mécanismes produisant les perturbations au sein d'une cellule de commutation en introduisant un certain nombre de composants parasites. Les modèles sont simulés et confrontés aux résultats expérimentaux. Nous décrivons alors une méthode, validée expérimentalement et permettant de calculer les intensités des champs E et H proches émis. Enfin, nous présentons de façon synthétique les résultats observés selon les régimes de fonctionnement de la cellule de commutation et les contraintes électriques et dynamiques qu'elle subit. Nous avons, pour ce faire, développé une méthode originale de quantification des signaux perturbateurs. Les résultats obtenus doivent permettre d'intégrer les problèmes de pollution électromagnétique au stade de la conception d'un dispositif.