L’usage accru de l’électronique embarquée et l’électrification des moyens de transports (automobile,..) rend critique les problèmes d’interférence électromagnétique qui peuvent engendrer un dysfonctionnement du système. Afin de réduire ces perturbations, les concepteurs ont recours de plus en plus à la modélisation et cela dès la phase de la conception. Parmi les perturbations à réduire, on peut citer le rayonnement électromagnétique. La modélisation physique de ce type de problème dans des simulateurs numériques devient de plus en plus compliquée. De ce fait, il est nécessaire de disposer de modèles simples permettant de reconstruire le champ rayonné par des sources de perturbations. Les travaux réalisés au dans la première partie ont permis la mise en place de modèles permettant de reproduire le rayonnement des dispositifs d’électronique de puissance. Plusieurs approches à base de dipôles élémentaires ont été mises en place en se basant sur la mesure en champ proche. Ces différentes approches ont été comparées et validées sur des applications réelles (convertisseurs de puissance). Dans la deuxième partie, notre étude est sur l’utilisation de ces modèles dans le but de prédire l’efficacité de blindage magnétique (SEH) en champ proche basse fréquence. La gamme de fréquence va du DC jusqu’à quelques mégahertz (aux alentours de 10 MHz). Un des objectifs que nous nous sommes fixés pour la prédiction de l’efficacité de blindage est le développement de modèles simples et rapides permettant de s’affranchir des modèles numériques. / The increased use of on-board electronics and the electrification of the transport means (automobile, ..) makes critical the problems of electromagnetic interference which can cause a dysfunction of the system. In order to reduce these disturbances, designers are resorting more and more to modeling since the design phase. Among the disturbances to be reduced are electromagnetic radiation. Physical modeling of this problem type in digital simulators is becoming more and more complicated. Therefore, it is necessary to have simple models for reconstructing the field radiated by sources of disturbances. The work carried out in the first part has allowed the establishment of models to reproduce the radiation of power electronics devices. Several approaches based on elementary dipole have been implemented using the near-field measurement. These different approaches have been compared and validated on real applications (power converters). In the second part, our study is on the use of these models in order to predict the magnetic shielding efficiency (SEH) in near-field low frequency. The frequency range is from DC up to a few megahertz (around 10 MHz). One of the goals, we have set for the prediction of shielding effectiveness is the development of simple and fast models to overcome the numerical models.

Une des difficultés rencontrées dans l'analyse numérique des équations de Maxwell est due au fait que les dispositifs étudiés présentent des particularités géométriques (régions minces ou filaires). Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé et mis en oeuvre des modèles permettant de simuler des régions filaires en présence de régions minces dans un champ électromagnétique en basse fréquence par la méthode des éléments finis. La faible épaisseur des conducteurs filaires pose des problèmes de singularité dû au calcul du champ magnétique. Ces problèmes ont nécessité l'extraction des termes correspondant à l'inductance propre des fils, et ces termes sont calculés par des méthodes plus adaptées (calcul analytique, PEEC). L'effet de peau est pris en compte par modification de la résistance de la région filaire. Dans le cas des régions filaires ferromagnétiques, la méthode reste applicable pour des matériaux linéaires. Nous prenons également en compte la présence des régions minces en interaction avec ces régions filaires de deux façons : - des régions minces et filaires distantes en interaction; - des régions minces et filaires dans un circuit dont la source est soit un champ extérieur, soit une source de tension ou de courant. . Ces formulations ont été validées séparément par une confrontation des résultats obtenus avec des résultats analytiques ou avec des résultats issus d'une simulation en 2D axisymétrique. Deux applications industrielles ont été traitées.

Les travaux décrits dans cette thèse portent sur la mesure de courant à partir de mesure de champ magnétique sans canalisation de flux. Une nouvelle structure de capteur de courant basée sur une mesure différentielle du champ magnétique a été réalisée. Elle consiste à disposer un seul capteur magnétique différentiel linéaire du type fluxgate au-dessus des sections d'un conducteur en forme U traversé par le courant à mesurer. Utilisant cette structure, nous avons pu améliorer la précision et assurer une bonne réjection des perturbations magnétiques extérieures. Cette structure a été étudiée théoriquement et validée expérimentalement. Les impacts de divers facteurs de réalisation ont été étudiés à l'aide de calculs analytiques, des simulations par éléments finis et des mesures. L'intégration de cette nouvelle structure faciliterait la dissémination de capteurs de courant.

Cette thèse présente une méthode d'identification de sources électromagnétiques dynamiques ainsi qu'une méthode de calcul de dimensionnement de blindage électromagnétique. Elles reposent sur les développements harmoniques solutions des équations de Maxwell. L'identification électromagnétique permet de caractériser une source dynamique dans un milieu conducteur à partir de mesures de champs electromagnétiques proches. Elle permet l'extrapolation des signatures électromagnétiques d'une source et le diagnostic d'installations électriques par mesures de champs proches. Cette identification repose sur l'estimation bayésienne des paramètres du développement harmonique d'une source qui permet l'intervention d'information a priori. Le calcul de blindage repose sur l'écriture harmonique des conditions de passage sur les frontières d'un blindage. Il permet de dimensionner un blindage en distinguant l'effet d'atténuation et l'effet de forme en fonction des matériaux et des couches de ce dernier.

Avec l’électrification des moyens de transport, nous constatons ces dernières années une augmentation de l’utilisation de l’électronique de puissance et de la puissance mise en jeu dans les véhicules électriques ou hybrides (VEH). A cela s’ajoute une intégration de cette électronique dans des milieux de plus en plus compacts, a conduit à l’apparition de problèmes de la compatibilité électromagnétique (CEM) et d’exposition aux champs électromagnétiques. Pour réduire les effets indésirables des champs électromagnétiques, le blindage électromagnétique est l’une des solutions envisageables. Ces travaux de thèse portent essentiellement sur le blindage magnétique basse fréquence en champ proche des boîtiers contenant des équipements d’électroniques de puissance. Généralement, les boîtiers sont équipés d’ouvertures et de fentes ce qui conduit à une dégradation des performances du blindage magnétique. Nous nous intéressons dans ces travaux de thèse au développement de modèles permettant la prédiction de l’efficacité de blindage magnétique en tenant compte des effets de la diffusion, des ouvertures et des fentes. Ces différents modèles permettront aux concepteurs de maitriser les contraintes liées au blindage magnétique des dispositifs d’électroniques embarquées à bord des véhicules. L’aptitude ou la capacité des méthodes numériques à résoudre les problèmes de diffusion des champs magnétiques dans les tôles minces en présence et en absence d'ouvertures est présentée. Dans le cas de boîtiers munis de fentes de faibles dimensions, des approches basées sur la méthode des moments magnétiques sont développées pour la prédiction de l’efficacité de blindage magnétique. Des bancs de test ont été développés pour valider ces modèles. Dans le cas de fentes de dimensions quelconques, des approches dites "hybrides" associant des méthodes numériques et analytiques ont été développées et validées expérimentalement. Les approches développées ont été appliquées dans le cadre de l’étude d’une application industrielle. / The electrification of transport means, in recent years leads to an increase of the use of the power electronics and the power involved in electric or hybrid vehicles (HEV). With the integration of electronic devices in more compact environments, appear problems of the electromagnetic compatibility (EMC) and the electromagnetic field exposure. To reduce the effects of electromagnetic fields, electromagnetic shielding is one of the possible solutions.This thesis focus mainly on the magnetic shielding at low frequency in near field of enclosures containing power electronics. Usually, the enclosures are equipped with openings and slots which results in degraded performance of the magnetic shield. We develop models for predicting the magnetic shielding taking into account the effects of diffusion, openings and slots.These models will allow designers to control the magnetic shielding constraints of embedded electronic devices in vehicles. The ability or capability of numerical methods to solve the problems of the magnetic fields diffusion in thin sheets in the presence and absence of openings is presented. In the case of enclosures with slots of small dimensions's, magnetic moments approaches are developed for the prediction of magnetic shielding effectiveness. Test benches are developed to validate these models. In the general case, so-called “hybrid” approaches combining the analytical and numerical methods are developed and experimentally validated. The developed approaches are also applied in the framework of an industrial application.