Convertisseurs d'électronique de puissance et systèmes numériques en aéronautique : application au radar météo

Power electronics static converters and digital control for aeronautical applications : control of weather radar

• Auteur / Autrice : Cédric Milleret
• Direction : James Roudet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Grenoble 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Le Moigne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Mahe, Pierre-Olivier Jeannin, Emmanuel Toutain, Hervé Stephan, Jean-Paul Artis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Multon, Gérard Rojat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fiabilité

Radar en aéronautique

Électronique de puissance

Résumé

En aéronautique civile, les systèmes électriques qui composent l'avion sont de plus en plus nombreux, de par l'accroissement des fonctionnalités, des besoins des usagers (confort), mais aussi par le besoin d'améliorer les performances des actionneurs électromécaniques et hydrauliques, voire de les remplacer par du tout électrique. Ainsi, les systèmes d'électroniques de puissance sont les premiers dispositifs électriques que voient les actionneurs. Ces dispositifs sont interfacés avec les interfaces de pilotage par des systèmes de contrôles-commandes. Les normes aéronautiques imposent que tous les dispositifs utilisés dans un avion répondent à des contraintes sévères quant à leur fiabilité et leur sécurité de fonctionnement. Dans le cas précis des convertisseurs statiques qui pilotent les actionneurs, on est confronté aux normes de fonctionnement des réseaux électriques, aux normes C. E. M. , aux normes environnementales (au sens du contexte du dispositif), et aux normes liés aux systèmes de contrôle. Le marché de l'aéronautique, bien que très spécifique, est très concurrentiel au niveau mondial. Les multiples objectifs de matériels très performants, très fiables, très sûrs, mais les moins chers possibles sont donc de véritables problématiques. Dans le cadre des convertisseurs statiques, un moyen pour réduire les coûts est l'utilisation de DSP (Digital Signal Processors) pour maximiser l'intégration de la commande et pour réduire les coûts, mais ce composant n'est pas conçu pour le milieu aéronautique. L'ensemble de cette étude porte sur la conception d'un nouveau type de radar marqué par plusieurs ruptures technologiques. Le prototype réalisé comporte un convertisseur statique piloté par un DSP, mais ayant des fonctionnalités qui vont largement au-delà du convertisseur basique d'électronique de puissance. L'aspect « système » est largement pris en compte. Le convertisseur mis en oeuvre est un dispositif autonome de pilotage de moteurs.

In civil aeronautics, the electric systems which compose the aircraft are increasingly numerous, from the increase in the functionalities, the needs for the users (comfort), but also by the need to improve the performances of the electromechanical and hydraulic actuators, to even replace them by electric whole. Thus, the power electronics systems are the first electric devices which the actuators see. These devices are interfaced with the interfaces of piloting by systems of control. The aeronautical standards impose that all the devices used on an aircraft answer severe stresses as for their reliability and their safety. In the precise case of the static inverters which control the actuators, one is confronted with the standards of operation of the electrical supply networks, with standards E. M. C. , the environmental standards (within the meaning of the context of the device), and with the standards related to the systems of control. The market of aeronautics, although very specific, is very competing on a world level. Multiple objectives of very powerful materials, highly reliable, very sure, but the least expensive possible, are thus of true problems. Within the framework of the static inverters, a means to reduce the costs is the use of DSP (DIGITAL Signal Processors) to maximize the integration of the control and to reduce the costs, but this component is not designed for the aeronautical medium. The whole of this study relates to the design of a new type of radar marked by several technological ruptures. The developed prototype comprises a static inverter controlled by a DSP, but having functionalities which go largely beyond the basic converter of power electronics. The aspect "system" is largely taken into account. The converter implemented is an autonomous device of servomotors piloting.