Sujet de these - IRT - Laboratoire d`Electrotechnique et d

Fiche de poste n°
Date 10/04/2015
Fonction : DOCTORANT
Département : AERONEF + ELECTRIQUE
Type de contrat : CDD 36 mois
N+1 : Jean-Pierre CARAYON
Contrat : Cadre
Lieu : Lille / Toulouse
Contact à Lille: nadir.idir@univ-lille1.fr
Salaire annuel brut (suivant expérience) :
Contact à l'IRT: jean-pierre.carayon@irtsaintexupery.com
Rôle et responsabilités
Thèse : « MODELISATION PARAMETRIQUE D’UN HARNAIS* ET METHODE DE REPARTITION DES
CONTRAINTES POUR LA CONCEPTION D’UNE CHAINE DE PUISSANCE DANS L’AERONAUTIQUE »
Câbles d'énergie triphasés blindés et non blindés utilisés dans les variateurs de vitesse
Encadrement académique :
Le doctorant sera encadré par le laboratoire L2EP de l'Université de Lille 1.
Co-encadrant industriel et partenaires Industriels:
Le projet sera co-encadré par IRT AESE Saint-Exupéry de Toulouse (Institut de recherche technologique). Dans
le cadre de ce projet, les partenaires industriels de l’environnement collaboratif seront SAFRAN GROUP,
SAFRAN Labinal Power Systems, AIRBUS GROUP INNOVATIONS, AIRBUS, LIEBHERR, ZODIAC AEROSPACE et
ALTRAN.
Situation Géographique : Lille / Toulouse (déplacements).
1 - CONTEXTE
L’utilisation croissante de l’énergie électrique pour alimenter les systèmes embarqués des avions plus
électriques se développe. Ils nécessitent l’utilisation de chaines de puissance électriques composées de: filtre,
convertisseur statique, d’un harnais de puissance et d’un moteur électrique, que l’on va appeler actionneur,
qui permet de réaliser une fonction spécifique. Les fonctions actuellement concernées sont le freinage, le
roulage électrique, l’actionnement du train, la climatisation, la pressurisation, le dégivrage, l’actionnement des
surfaces mobiles, l’actionnement des aérofreins, la ventilation, etc. L’éloignement de moteur électrique du
convertisseur nécessite leur interconnexion par un câble de puissance dont on a montré l’impact majeur
d’autant plus problématique pour la conception du système électrique que sa longueur est importante. Les
problématiques sont issues des exigences fonctionnelles imposées par la fonction et aux exigences
d’environnement imposé par l’avionneur. Les domaines physiques concernés par cet impact sont extrêmement
variés tels que les perturbations électromagnétiques conduites et rayonnées (CEM), la protection foudre, les
décharges partielles, le vieillissement des isolants, les pertes joules nécessitant la recherche de solutions de
filtrage, d’adaptation d’impédance, la maîtrise ou la réduction des dV/dt, d’optimisation des gauges, la prise en
compte des effets de peau et de proximité, les techniques de câblage et de blindage notamment pour les
couplages entre harnais, au sein du harnais, entre harnais et environnement. Tous ces travaux nécessitent la
mutualisation des compétences des différents industriels (convertisseur, filtre, harnais de puissance,
actionneur) en vue de réaliser une optimisation globale de l'ensemble du système dans un environnement
chimique, thermique, électrique, mécanique souvent agressif. La conséquence principale de la maîtrise des
aspects mutil-physiques est une optimisation de la répartition des contraintes entre les différentes parties du
système avec un gain de masse important pour les systèmes embarqués.
2 - OBJECTIFS SCIENTIFIQUES
Les systémiers doivent bénéficier pour spécifier, qualifier et certifier, des meilleurs travaux des différents
spécialistes qui réalisent une chaîne de conversion de puissance, et cela dès le début des programmes
aéronautiques. La mise à disposition de modèles de « harnais installés » paramétriques, multi-physique et
évolutifs tenant compte de l’environnement avion, pour la réalisation des simulations du système nécessite
l’utilisation de modèles temporels et fréquentiels adaptés aux outils de simulation des systémiers (Logiciel
SPICE et outil mathématique MATLAB). Inversement, la mise au point et l’étude des câbles d'énergie en vue
d'une optimisation globale nécessitent la mise à disposition de modèles comportementaux paramétrables des
convertisseurs statiques, filtres et moteurs.
La finalité de ce projet de recherche est le développement d’une approche de modélisation (dans la bande de
fréquence 150kHz à 30MHz) basée sur des mesures des paramètres électriques des câbles d'énergie installés
entre l'onduleur et le moteur. Les modèles obtenus seront intégrés dans une plateforme de simulation d'un
système de variation de vitesse. L'objectif est d'étudier la mise en place de modèles d'un câble d'énergie
triphasé blindé et non blindé afin de réaliser des simulations dans le domaine temporel et fréquentiel. Les
modèles seront utilisés pour étudier les perturbations conduites CEM (courant de mode commun) selon la
norme CEM (DO160 section 21) mais également les surtensions aux bornes du moteur. Grâce aux différents
paramètres de ces modèles, ils seront également utilisés pour étudier, par exemple, l'influence des
caractéristiques électriques (paramètres linéiques du câble et la température) sur les niveaux des courants de
mode commun. Ceci, à pour conséquence par exemple l'optimisation des dimensionnements des filtres CEM.
Compétences
CEM.
Savoir
(compétences théoriques) Electronique de puissance.
Maîtrise d’un logiciel Spice, Maltab.
Mesures physiques (Oscilloscope, Analyseur de spectre, analyseur de réseau, mesures
Savoir-faire
CEM composants, Analyseur d’impédance).
(compétences pratiques)
Rédaction de livrables, Présentation ppt, Reporting.
Anglais.
Rigueur / fiabilité (tenue des engagements).
Savoir-être
(comportements)
Ecoute (relation client) / relationnel, pédagogique, compte rendu clair et concis.
Capacité d’analyse et de synthèse.
Profil souhaité
Formation
Master 2 université ou Ecole Ingénieur.
Expérience
Stage dans le domaine des câbles/CEM.