Génération, modélisation et détection des défauts d'arc électrique : application aux systèmes embarqués aéronautiques

par Jonathan Andrea

Thèse de doctorat en Systèmes électroniques

Sous la direction de Patrick Schweitzer et de Etienne Tisserand.

Le président du jury était Dominique Placko.

Le jury était composé de Eric Monmasson, Emmanuel Odic, Hubert Razik, Serge Weber.


  • Résumé

    Les arcs électriques ont été à l'origine de plusieurs cas d'accidents aériens graves par incendie ou par destruction d'organes électriques fondamentaux (ex : actionneurs, panneau supérieur,...) (TWA 800 en 1996 et Vol 11 Swiss Air en 1998). Les prévenir et les détecter constituent une amélioration notable de la sécurité en aéronautique. Ainsi, bien que le problème soit connu depuis longtemps, les premiers systèmes de détection d'arcs pour l'avionique sont très récents. Dans un avion, ces défauts ont pour causes principales le vieillissement et la détérioration des câbles. Afin d'étudier et de proposer un système de détection d'arc, les trois phases d'étude suivantes ont été suivies chronologiquement dans ce travail de thèse : premièrement, la réalisation d'un banc de production et de caractérisation des grands types d'arcs électriques (AC et DC). Ce système permet de produire des arcs contrôlés en intensité et en durée selon les modes série, parallèle, DC et AC. L'amorçage des arcs est obtenu par surtension. Cette surtension est produite par commutation inductive. Deuxièmement, la recherche de modèles électriques fiables expliquant les phénomènes d'arcs. Nous proposons donc un meta modèle associant les caractéristiques de différents modèles comportementaux et impédencemétriques.Cette association permet d'améliorer significativement les performances globales de la modélisation dans les circuits. Troisièmement, l'étude et la proposition d'algorithmes de détection en vue de l'implantation sur circuit électronique suffisamment réduit pour être implanté dans un disjoncteur. La détection de la signature d'arc se rapproche d'un problème de détection d'informations fortement bruitées pour lequel peu de solutions ont été jusqu'à présent proposées car cette recherche est relativement nouvelle.Nous proposons et testons différentes méthodes de détection.

  • Titre traduit

    Generation, modelling and detection of arc fault : application to aerospace systems


  • Résumé

    The arcs have been the source of several aircraft accidents by fire or serious destruction of the electrical fundamentals (eg actuators, top panel ,...) (TWA 800 in 1996 and Swiss Air Flight 11 1998). Prevent and detect constitute a significant improvement in aviation safety. Thus, although the problem has been known for a while, detection systems for avionics are very recent. In an aircraft, these defects are caused by the aging and the deterioration of the cables. To study and propose a system for arc detection, the following three phases were followed chronologically in this thesis: first, the developement of a test bench to characterize the main types of arcs (AC and DC). This system can produce arcs controlled intensity and duration depending on the mode serial, parallel, DC and AC. The initiation of arcs is obtained by overvoltage. This surge is produced by inductive switching. Second, the search for reliable electric models explaining the phenomena of arcs. We therefore propose a meta model combining the characteristics of different behavioral models and impedancemetry.This combination significantly improves the overall performance of the modeling in the circuits. Thirdly, the study of detection algorithms for implementation on an electronic circuit, small enough to be implanted in a circuit breaker.We propose and test different methods of detection.


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