Contribution à la modélisation HF du comportement électromagnétique de l’infrastructure d’alimentation ferroviaire

par Hamid Ouaddi

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Sylvie Baranowski-Magniez et de Gérald Nottet.


  • Résumé

    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.

  • Titre traduit

    Contribution to high frequency modelling of electromagnetic behaviour of the power railway infrastructure


  • Résumé

    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.


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