Les communications à courant porteur en ligne (CPL) permettent de transmettre des données haut débit en utilisant le réseau électrique comme support de transmission. Cependant la complexité et la diversité des topologies, la diversité des appareils électriques domestiques connectés sur le réseau et les perturbations électromagnétiques peuvent limiter les performances de cette technologie. Ce mémoire a pour objectif d’analyser les caractéristiques du réseau et les performances d’une liaison CPL large bande et de souligner les topologies et charges du réseau qui dégradent les performances de la liaison CPL. La démarche scientifique consiste tout d’abord à caractériser le canal de transmission principalement en termes de gain d’insertion, puis à caractériser les performances de la liaison en termes de capacité, afin de dégager les caractéristiques de topologie ayant une influence prépondérante sur la liaison. Cette caractérisation se décompose en deux parties. Une première partie expérimentale étudie l’impact de la charge du réseau et du réseau de distribution avec un réseau test. Une seconde partie théorique souligne l’influence de la topologie et des impédances de charges domestiques à l’aide d’un outil de simulation basé sur la théorie des lignes multifilaires liée à la topologie électromagnétique. Deux modes de transmission sont étudiés ; une liaison SISO (Single Input Single Output), où le modem d’émission/réception est relié au réseau via un couplage capacitif entre la phase et le neutre et une transmission MIMO (Multiple Input Multiple Output) pour laquelle les signaux sont émis/reçus simultanément sur deux paires, entre phase et neutre et entre terre et neutre. / Powerline communication (PLC) is used to transmit high-speed data using power network as a transmission medium. However the complexity and diversity of electrical network topologies, the diversity of domestic electrical appliances connected to the network and the electromagnetic disturbances can limit the performance of this technology. The purpose of this thesis is to analyze the network characteristics and the performance of a broadband PLC link and also to highlight network topologies and loads that affect the performance of a PLC communication. The scientific approach consists firstly in characterizing the transmission channel in terms of insertion gain and then in characterizing the performance of the PLC link in terms of Shannon's capacity, in order to identify the topology characteristics that mainly influence the communication. This characterization is divided into two parts. A first experimental part studies the impact of the load and of the architecture of the electrical distribution network. A second theoretical part emphasizes on the influence of the topology and the impedances of domestic loads using a simulation tool based on the multiwire transmission line theory and the electromagnetic topology. Two transmissions are studied; a SISO (Single Input Single Output) link with the PLC transmitter and receiver connected to the network via capacitive coupling between phase and neutral, and a MIMO (Multiple Input Multiple Output) link where signals are transmitted / received between two pairs of wires : phase-neutral and earth-neutral.

Les applications de variation de vitesse des machines alternatives mettent en oeuvre des réseaux Modulés en Largeur d’Impulsion (MLI). La commande de ces machines nécessite la connaissance de données comme la vitesse ou la position du rotor. La transmission des données par Courant Porteur en Ligne (CPL) sur le réseau d’énergie permet de simplifier l’installation et l’entretien du système, d’augmenter sa fiabilité et de réduire son coût. Les modems CPL actuellement disponibles ne sont pas compatibles avec les applications de variation de vitesse. Le bruit (tension MLI) de type impulsionnel ainsi que l’atténuation du signal de communication à travers les câbles d’énergie sont les deux principaux obstacles au déploiement du CPL sur les réseaux MLI. Le développement d’une solution spécifique est donc nécessaire pour pouvoir utiliser le CPL. A partir du banc d’essai, le moteur, les câbles triphasés de longueurs de 10, 60 et 110 mètres et l’onduleur ont été modélisés et une fonction de transfert du canal est obtenue et validée par des mesures., La tension MLI a été mesurée et caractérisée. À partir de ces données, un calcul du rapport canal à bruit (CNR) a permis d’identifier les fréquences centrales optimales. Deux paires de coupleurs (Rx, Tx) sont réalisées autour de ces fréquences avec une bande passante de 10MHz. Un simulateur de communication intégrant le modèle du canal et du bruit a été développé. Le banc d’essai a été enrichi avec un système de modulation/démodulation QAM complet. Les résultats de simulation, en termes de puissance, débit et TEB, sont ensuite comparés aux résultats obtenus par le banc d’essai. / Pulse Width Modulated (PWM) networks are used in adjustable-speed drive applications. Data like, speed and rotor position, coming from sensors on the motor, are necessary for the control. Other data like, temperature and current value are important for monitoring purposes. Using Power Line Communication (PLC) techniques to transfer data from those sensors to the control has some numerous benefits. The most obvious are, simplified installation and maintenance, increase of reliability and reduction of cost. Unfortunately, PLC modems used in low-voltage sinusoidal network are not compatible with this type of application. In fact, the PLC signal suffers from power cables attenuation. In addition, the PWM voltage can generate high level noise in the bandwidth used by traditional PLC modems. Therefore, a specific PLC solution is needed in this type of applications. To find an optimized solution, the motor, the inverter as well as the cables (10, 60 and 110 meters) are modeled by a chain matrix. The transfer function calculated from the model is verified by measurements. Afterward, the PWM voltage is measured and characterized. Using the transfer function in addition to the PWM measurements, the Channel to Noise Ratio (CNR) is calculated. The CNR provides the best two center frequencies for PLC couplers. For each frequency, a couple of couplers (Tx, Rx) of 10MHz width is made. A communication simulator is made using channel model and noise (PWM) measurements. In addition, the test bench is upgraded with a QAM modem. A wide comparison is made between results (output power, bit rate and BER) obtained from the test bench and from simulations.

Avec la demande croissante pour les applications à haut débit et pour des liaisons fiables pour les systèmes de commande et de contrôle, la technologie CPL prend une place de plus en plus importante dans les systèmes innovants tels que les réseaux de communication et les réseaux de distribution intelligents. Le principal avantage de cette technologie est sa capacité à bénéficier de l'infrastructure du réseau électrique existant pour la transmission de signaux électromagnétiques. Les systèmes à large bande actuellement utilisés en intérieur opèrent principalement dans la gamme de fréquence de 2 MHz à 30 MHz. Cependant, dans l'environnement intérieur de type habitation ou bureau, les fils électriques des réseaux basse tension n'ont pas été initialement conçus pour propager des signaux de communication à des hautes fréquences. Cette thèse met l'accent sur l'une des principales limitations liées à la technologie CPL indoor, à savoir le rayonnement non intentionnel de signaux électromagnétiques. D'une part, nous nous sommes attachés à caractériser le niveau de rayonnement d'un système CPL typique, afin de vérifier s'il permet la cohabitation avec d'autres systèmes dans un même environnement. D'autre part, nous avons étudié et proposé des méthodes de réduction du niveau de rayonnement indésirable.