Cette thèse concerne l'étude des dispositifs d'électronique de puissance du point de vue de la modélisation. Ces derniers sont souvent constitués de conducteurs ayant des dimensions géométriques très hétérogènes (plaque à épaisseur faible devant la largeur et/ou la longueur par exemple) dont la modélisation est difficile. Les méthodes d'interactions proches, comme celle des éléments finis, sont mal adaptés car elle nécessite la discrétisation de la région air (maillage). Pour cette raison, les travaux ont été orientés vers l'utilisation et le développement des méthodes intégrales : méthode PEEC, méthode des moments magnétiques, méthode intégrale de volume, ces dernières étant particulièrement bien adaptées au calcul des interactions à distance... Les applications visées sont la modélisation de systèmes de conducteurs complexes associés à des masses ferromagnétiques (noyaux inductances par exemple) et à des blindages (carcasses d'armoires électriques par exemple). Ce type de structure se retrouve largement dans le domaine de l'électronique de puissance. Plusieurs formulations intégrales ont été proposées permettant la prise en compte des régions volumiques magnétiques et des régions minces conductrices et/ou magnétiques au sein de la méthode PEEC. / This thesis concerns the study of power electronic device modelling. These devices are often composed of conductors with heterogeneous geometric dimensions (plate where the thickness is much smaller than its width and / or length, for example) whose modelling is difficult. Because of the inadequacy of finis methods (finite element method, finite volume method) with these structures, the work has been directed to the integral method (PEEC method, magnetic moment method). This work consists in the introduction of magnetic and conductive regions in the PEEC method. Target applications are the modeling of complex conductors systems associated with ferromagnetic masses (e.g., core inductors) and shielding (casings of electrical cabinets, for example). This type of structure is widely found in the field of power electronics. In order to provide a complet modeling tools, many types of regions were processed: volume regions, thin regions and conductive and/or magnetic regions, with any skin thickness. Although not all types of regions have been treated and coupled with PEEC method, a lot of formulations have been implemented.

La cohabitaion, dans une même enceinte, des systèmes électroniques de puissance et decommande est un risque majeur pour le bon fonctionnement des systèmes électroniquesembarqués (Automobile, Aéronautique et Spatial). La maitrise de la CEM de ces systèmes estun défit surtout avec la difficulté de rendre compte des phénomènes EM.Ce mémoire décrit la modélisation des émissions conduites et des émissions EM rayonnéespar le câblage des systèmes électroniques embarqués. On explique d’abord le choix del’utilisation de la méthode de modélisation PEEC puis on décrit sa formulationmathématique et on présente les différents phénomènes EM qu’elle prend en compte dansle contexte de câblage.Dans le deuxième chapitre, un calcul tridimensionnel des émissions EM rayonnées a étéproposé. Il prend en compte de la géometrie des cellules de discrétisation et permet unemeilleure considération de la montée en fréquence. Il permet ainsi de se rapprocher au plusprès de la structure. Une validation de ce calcul a été effectuée en comparant les résultatsde simulation à ceux obtenus par d’autres calculs analytiques, par modélisation « élémentsfinis » et aussi par des mesures en champ proche.Le troisième chapitre est consacré aux applications aux systèmes électroniques embarqués.Dans une première partie, une étude d’un système de câblage, qui reflète les différentsphénomènes rencontrés en automobile, a été faite. Ensuite, un câblage est associé à unconvertisseur DC/DC. Ce convertisseur est utilisé comme un générateur de perturbations EMen Hautes fréquences. Dans cette partie du travail, on présente une modélisation de cesperturbations qui se propagent vers le câblage et qui se transforment en émissions EMrayonnées. / The calculation of radiated electromagnetic (EM) fields from wiring systems such as cables in automotive/aeronautic applications is an important issue for the prediction and the prevention of EM Interference (EMI) and EM Compatibility (EMC) problems. Many numericalmethods of electromagnetic modeling are available and can be used for EM analysis. Amongthese methods, the Partial Element Equivalent Circuit method (PEEC) is particularly wellsuited. Usually the PEEC approach is an efficient way to deal with circuit simulation ofdistributed structures. In automotive/aeronautic applications, the electronic systemsoperate at increasingly higher frequencies. So, the radiation of cables cannot be neglected. A3D model based on the PEEC method was proposed in order to take into account the size ofautomotive wiring systems. It includes resistive, inductive and capacitive effects. This 3Dapproach was shown to accurately predict the conducted disturbances by cables above largeground planes.In this work a new 3D calculation approach based on Maclaurin expansion is developed toevaluate the radiated fields with the PEEC method. The originality of this work is consideringboth radiated and conducted disturbances in the framework of a PEEC method for large sizestrcutures. In a first step the current carried by the conductors are determined from thecircuit model deduced with the 3D PEEC method. Then in a second step the field radiated bythe wiring systems is evaluated using an analytical calculation deduced from the distributionof currents.The third part of this work is to identify the disturbances generated

Les phénomènes de couplage électromagnétique entre les lignes aé- riennes de transmission d\'énergie et des structures voisines sont inévitables, surtout dans les zones densément peuplées. Les effets indésirables découlants de cette proximité sont variés, allant de l\'établissement des tensions dangereuses à l\'apparition de phénomènes de corrosion dus au courant alternatif. L\'étude de cette classe de problèmes est nécessaire pour assurer la sécurité dans les alentours de la zone d\'interaction et aussi pour préserver l\'intégrité des équipements et des dispositifs présents. Cependant, la modélisation compl ète de ce type d\'application implique la représentation tridimensionnelle de la région d\'intérêt et nécessite des méthodes numériques de calcul de champs spécifiques. Dans ces travaux, des problèmes liés à la circulation de courants électriques dans le sol (ou de couplage dit conductif) seront abordés avec la méthode des éléments finis. D\'autres problèmes résultants de la variation temporelle des champs électromagnétiques (ou de couplage dit inductif) seront aussi considérés et traités avec la méthode PEEC (Partial Element Equivalent Circuit) généralisée. Plus précisément, une condition limite particulière sur le potentiel électrique est proposée pour tronquer le domaine de calcul dans l\'analyse par éléments finis des problèmes de couplage conductif et une formulation PEEC complète pour la modélisation de problèmes de couplage inductif est présentée. Des con gurations tests de complexités croissantes sont considérées pour valider les approches précédentes. Ces travaux visent ainsi à apporter une contribution à la modélisation de cette classe de problèmes, qui tendent à devenir communs avec l\'expansion des réseaux électriques. / Electromagnetic coupling phenomena between overhead power transmission lines and other nearby structures are inevitable, especially in densely populated areas. The undesired effects resulting from this proximity are manifold and range from the establishment of hazardous potentials to the outbreak of alternate current corrosion phenomena. The study of this class of problems is necessary for ensuring security in the vicinities of the interaction zone and also to preserve the integrity of the equipment and of the devices there present. However, the complete modeling of this type of application requires the three- -dimensional representation of the region of interest and needs specific numerical methods for field computation. In this work, the modeling of problems arising from the flow of electrical currents in the ground (the so-called conductive coupling) will be addressed with the finite element method. Those resulting from the time variation of the electromagnetic fields (the so-called inductive coupling) will be considered as well, and they will be treated with the generalized PEEC (Partial Element Equivalent Circuit) method. More specifically, a special boundary condition on the electric potential is proposed for truncating the computational domain in the finite element analysis of conductive coupling problems, and a complete PEEC formulation for modeling inductive coupling problems is presented. Test configurations of increasing complexities are considered for validating the foregoing approaches. These works aim to provide a contribution to the modeling of this class of problems, which tend to become common with the expansion of power grids.

Electromagnetic coupling phenomena between overhead power transmission lines and other nearby structures are inevitable, especially in densely populated areas. The undesired effects resulting from this proximity are manifold and range from the establishment of hazardous potentials to the outbreak of alternate current corrosion phenomena. The study of this class of problems is necessary for ensuring security in the vicinities of the interaction zone and also to preserve the integrity of the equipment and of the devices there present. However, the complete modeling of this type of application requires the three- -dimensional representation of the region of interest and needs specific numerical methods for field computation. In this work, the modeling of problems arising from the flow of electrical currents in the ground (the so-called conductive coupling) will be addressed with the finite element method. Those resulting from the time variation of the electromagnetic fields (the so-called inductive coupling) will be considered as well, and they will be treated with the generalized PEEC (Partial Element Equivalent Circuit) method. More specifically, a special boundary condition on the electric potential is proposed for truncating the computational domain in the finite element analysis of conductive coupling problems, and a complete PEEC formulation for modeling inductive coupling problems is presented. Test configurations of increasing complexities are considered for validating the foregoing approaches. These works aim to provide a contribution to the modeling of this class of problems, which tend to become common with the expansion of power grids. / Les phénomènes de couplage électromagnétique entre les lignes aé- riennes de transmission d\'énergie et des structures voisines sont inévitables, surtout dans les zones densément peuplées. Les effets indésirables découlants de cette proximité sont variés, allant de l\'établissement des tensions dangereuses à l\'apparition de phénomènes de corrosion dus au courant alternatif. L\'étude de cette classe de problèmes est nécessaire pour assurer la sécurité dans les alentours de la zone d\'interaction et aussi pour préserver l\'intégrité des équipements et des dispositifs présents. Cependant, la modélisation compl ète de ce type d\'application implique la représentation tridimensionnelle de la région d\'intérêt et nécessite des méthodes numériques de calcul de champs spécifiques. Dans ces travaux, des problèmes liés à la circulation de courants électriques dans le sol (ou de couplage dit conductif) seront abordés avec la méthode des éléments finis. D\'autres problèmes résultants de la variation temporelle des champs électromagnétiques (ou de couplage dit inductif) seront aussi considérés et traités avec la méthode PEEC (Partial Element Equivalent Circuit) généralisée. Plus précisément, une condition limite particulière sur le potentiel électrique est proposée pour tronquer le domaine de calcul dans l\'analyse par éléments finis des problèmes de couplage conductif et une formulation PEEC complète pour la modélisation de problèmes de couplage inductif est présentée. Des con gurations tests de complexités croissantes sont considérées pour valider les approches précédentes. Ces travaux visent ainsi à apporter une contribution à la modélisation de cette classe de problèmes, qui tendent à devenir communs avec l\'expansion des réseaux électriques.