L’infrastructure d’alimentation ferroviaire, qui comprend principalement la sous-station d’alimentation ferroviaire, la caténaire et les rails, permet l’acheminement de l’énergie nécessaire au fonctionnement du matériel roulant, mais les signaux d’amplitudes élevées qu'elle véhicule peuvent engendrer des champs électromagnétiques non négligeables sur une large bande fréquentielle. Il est donc essentiel de déterminer les contraintes électromagnétiques auxquelles seront soumis les équipements électroniques et de télécommunication à bord et à proximité du matériel roulant. La thèse propose un modèle du comportement électromagnétique de l’infrastructure d’alimentation sur une large bande de fréquences et dont les paramètres sont déterminés à partir de données accessibles, par exemple, la mesure d’impédances aux bornes de la sous station. Après une description des sous-stations, qui se composent principalement de transformateurs et de convertisseurs statiques, un modèle HF du transformateur est proposé en considérant les effets magnétiques et les capacités parasites. Ce modèle a été appliqué à un premier banc d’essai représentatif d’une sous-station d’alimentation en tension continue qui comprend un transformateur, un redresseur et une résistance. Ensuite l'étude du comportement fréquentiel du courant lorsque les effets de propagation sont introduits dans le modèle a été réalisée puis appliquée au banc de laboratoire modifié en conséquence. Pour terminer, une méthode de simulation d’une infrastructure d’alimentation, basées sur des données issues de mesures de courant effectuées directement aux bornes d'une sous-station réelle puis appliquées un modèle de ligne est détaillée. / During the last three decades, electronic devices have conquered the railway domain. The railway power infrastructure, which is constituted by a power supply substation, a catenary and the rails, allows providing the required current for the rolling stock. The supply current generates significant electromagnetic fields in a wide frequency band. In addition, the new generation of rolling stock is equipped with safety communication systems. In order to work properly and reliably, the on-board and close electronic systems must be fairly immune to the effect of the electromagnetic interference. Thereby, it’s essential to determine the electromagnetic constraints which these electronic systems are confronted. The aim of this work is to develop an electromagnetic model the railway power infrastructure over a wide frequency band. After a description of the power substation which contains mainly of transformers and converters, a high frequency model of power transformer is proposed by considering the magnetic effects and parasitic capacitances. This model was applied to study an electromagnetic behaviour a bench test that represents a classic DC power substation which includes a transformer, a rectifier and a load resistance. Then, a bench test that contains a transformer, a transmission line and a load allows us to study the frequency behaviour of the line current. Finally, a simulation of a railway infrastructure based on using measurements done directly to the terminals of a substation is detailed.

L'augmentation des charges électriques embarquées dans l'avion « plus électrique » impose une vigilance accrue au niveau de la compatibilité électromagnétique. L'utilisation d'alimentations à découpage, nécessaires à la commande en vitesse des actionneurs électromécaniques, entraîne la circulation de courant de mode commun dans les câbles de puissance et donc la création de champs électromagnétiques. Les tolérances d'émission des équipements électriques aéronautiques proviennent la norme aéronautique civile DO-160E. Cette étude nous a permis de prédire les modes de rayonnement de plusieurs architectures de connexions des câbles de puissance parcourus par les signaux de l'électronique de puissance, dans les conditions spécifiques imposées par la norme DO-160E et selon leur mode de connexion à la masse. Nous présentons dans un premier temps la modélisation d'un système électrique constitué d'un convertisseur statique à configuration versatile, d'un câble de puissance ainsi que d'une charge. Cette modélisation est ensuite utilisée pour déterminer le champ électromagnétique rayonné par les câbles de puissance. Dans un deuxième temps, nous validons les résultats théoriques par des mesures de champ sur un banc d'essai versatile et représentatif. / The growing-up of electrical loads embarked on the "more electric" aircraft imposes to pay more and more attention for the electromagnetic compatibility. The use of power electronics converters to drive electromechanic actuators, involves the flowing of common mode currents in power cables and the whole systems, and consequently the generation of electromagnetic fields. The tolerances on emissions of the aeronautical electric equipments results in the civil aeronautical standard DO-160E. This study allows us to predict the modes of radiation of several architectures of connections of power cables supplied by power electronics signaIs, in the specific conditions imposed by the standard DO-160E and according to their mode of connection to ground. We present at first the modelling of an electrical system constituted by a static converter with a versatile configuration, a power cable and an electrical load. This modelling is used to determine the electromagnetic field radiated by the power cable. Secondly, we validate the theoretical results by measurements of radiated H and E fields on a versatile and representative bench test.

L'augmentation des charges électriques embarquées dans l'avion « plus électrique » impose une vigilance accrue au niveau de la compatibilité électromagnétique. L'utilisation d'alimentations à découpage, nécessaires à la commande en vitesse des actionneurs électromécaniques, entraîne la circulation de courant de mode commun dans les câbles de puissance et donc la création de champs électromagnétiques. Les tolérances d'émission des équipements électriques aéronautiques proviennent la norme aéronautique civile DO-160E. Cette étude nous a permis de prédire les modes de rayonnement de plusieurs architectures de connexions des câbles de puissance parcourus par les signaux de l'électronique de puissance, dans les conditions spécifiques imposées par la norme DO-160E et selon leur mode de connexion à la masse. Nous présentons dans un premier temps la modélisation d'un système électrique constitué d'un convertisseur statique à configuration versatile, d'un câble de puissance ainsi que d'une charge. Cette modélisation est ensuite utilisée pour déterminer le champ électromagnétique rayonné par les câbles de puissance. Dans un deuxième temps, nous validons les résultats théoriques par des mesures de champ sur un banc d'essai versatile et représentatif.