Contribution à l'étude de l'influence du réseau de distribution d'un navire tout électrique sur sa signature électromagnétique

Abstract

Les installations électriques des navires à passagers et de marchandises ne cessent de se développer avec l'emploi généralisé de la propulsion électrique et l'introduction massive de convertisseurs de puissance. Dans le cas de navires militaires, cette augmentation de la puissance électrique installée ne doit pas compromettre sa " discrétion ", notamment par une signature électromagnétique non contrôlée. Tout en mettant en évidence la circulation de courants ainsi que la présence de tensions en basse fréquence sur le réseau de distribution, l'étude se concentre essentiellement sur les systèmes de propulsion et vise à déterminer les sources de telles perturbations. Une analyse à l'aide de fonctions de commutation permet de mettre en évidence des perturbations basses fréquences dans les différents éléments du système de propulsion. Deux types de convertisseurs sont abordés : commutateurs de courant et onduleurs de tension. Ces montages génèrent des perturbations interharmoniques liées au réseau et à la fréquence de pilotage du moteur de propulsion. Celles-ci sont prévisibles selon les convertisseurs la structure de propulsion (couplages des transformateurs, enroulements statoriques du moteur). Des mesures réalisées à bord de plusieurs navires tout électriques équipés de ces convertisseurs de propulsion valident cette approche. La simulation numérique est utilisée en vue d'avoir un outil de prévision des perturbations des systèmes de propulsion de navires. Toujours par une approche expérimentale, une description des différents courants de fuite provenant d'installations particulières est proposée. La mesure du rayonnement électromagnétique émis par un navire tout électrique de croisière est ensuite présentée et analysée, montrant l'influence des fréquences des sources d'alimentation à bord.Electrical installations aboard passenger and goods vessels keep developing with a more and more frequent use of electric propulsion and the massive introduction of power converters. As far as military ships are concerned the increase of the aboard electrical power must not compromise its 'discretion', especially due to an uncontrolled electromagnetic signature. In enhancing the circulation of currents as well as the presence of voltage in a low frequency range within the distribution network, this study mainly focuses on propulsion systems and aims at finding the sources of such perturbations. A commutation functions based analysis allows to reveal low frequency perturbations in the different parts of the propulsion system. Two kinds of converters are dealt with: current source inverters and voltage source inverters. Both of these drives generate network and propulsion motor driving frequency dependent interharmonic perturbations. These ones are foreseeable according to the kind of converter and to propulsion structure (coupling of the transformers, propulsion motors stator windings). Some measures recorded aboard several all electric ships equipped with this kind of propulsion converters validate this approach. Numeric simulation is used and developed in order to have a tool to predict the perturbations within the propulsion systems and the distribution networks of the electrical ships. Subsequently, in an experimental approach, this work puts forward a description of the different leakage currents coming from several installations. The measure of the electromagnetic signature transmitted by an all electric cruise hip is presented and analysed, showing the influence of the frequencies of the electrical sources onboard.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocNANCY/VANDOEUVRE-INPL (545472102) / SudocSudocFranceF