Perspectives

Les perspectives à court terme intègrent bien évidemment les points précédents concernant la quête de la diminution du temps de calcul. C’est un point très important, puisque le temps de calcul ne doit pas représenter un frein à l’étude de cas d’étude plus complexes. Les applications simples de la méthode d’estimation spectrale, présentés dans le paragraphe 5.4 sont aussi des points clefs pour le court terme. Dans la recherche de la complexification des circuits étudiés, les effets de couplage d’un pont redresseur vers le second et la prise en compte de la dissymétrie des enroulements du transformateur sont des éléments incontournables. L’expérience montre d’ailleurs souvent qu’il faut modéliser les systèmes électriques par ordre croissant de difficulté.

A plus long terme, le mariage des travaux de Marius Iordache avec ceux présentés dans ce document vont permettre d’intégrer les chaînes de traction avec les modèles de ligne et de sous-station développées. Nous nous rapprocherons ainsi de l’étude fréquentielle d’un réseau de tramway simple (doté de quelques sous-stations et tramways).

Comme nous l’avons précédemment évoqué, un des atouts de la méthode d’estimation spectrale itérative développée, par rapport à son concurrent temporel par exemple, réside dans la notion de traçabilité des harmoniques. Cet aspect n’a pas été développé dans ce travail, mais les possibilités offertes par cette spécificité semblent très intéressantes. En effet, dans l’optique de conception de systèmes électriques, la méthode fréquentielle développée permettrait de connaître l’origine de chaque harmonique. Il est ainsi possible d’imaginer des algorithmes de conception ou d’optimisation de structure basés sur cette méthode.

Conclusion et perspectives

L’étude et la modélisation des réseaux électriques modernes à faible puissance de court-circuit (tels que les réseaux de voiture, d’avion, de navire ou de tramway) demandent d’adopter une démarche globale de type système. En effet, l’insertion de nombreuses structures d’électronique de puissance au sein de ces réseaux modifie fortement leur topologie et leur fonctionnement. Les méthodes de modélisation traditionnelles des réseaux électriques, basées leur étude statique, atteignent leur limite puisqu’elles ne permettent pas l’analyse exhaustive des problèmes dynamique ou harmonique rencontrés. La nécessité d’une démarche système est ainsi justifiée puisqu’une modélisation complète d’un réseau, ne peut être dissociée de l’étude de ses éléments constitutifs.

L’exemple du procédé d’alimentation par le sol d’ALSTOM (ALISS) est particulièrement représentatif, puisque son étude – via le cas de la Rochelle – a illustré le couplage d’approches héritées de la Compatibilité ElectroMagnétique (CEM) avec une modélisation de type circuit du réseau électrique. Les résultats obtenus nous ont permis de comparer son fonctionnement avec celui d’un réseau équipé d’une Ligne Aérienne de Contact (LAC), et de mettre en valeur le comportement capacitif d’ALISS sans pour autant le discriminer. L’étude du comportement dynamique du réseau nous a également mené à soulever le problème de l’arc électrique, lors de la transition du frotteur du tramway entre deux secteurs conducteurs.

Comme nous l’avons souligné, les convertisseurs statiques (redresseurs, onduleurs) font partie intégrante des réseaux électriques modernes. La prise en compte des phénomènes d’interaction harmonique est nécessaire afin de garantir fiabilité et disponibilité [MÖLLERSTEDT-00]. La méthode d’estimation spectrale que nous avons développée est ainsi en rupture avec les approches traditionnelles. Son choix a été motivé par la nécessité de disposer d’une méthode de modélisation précise dans le domaine des basses fréquences (< 25 kHz). Les ponts redresseurs à commutation naturelle ont ainsi été caractérisés de manière exacte dans le domaine fréquentiel, en intégrant la possibilité d’effectuer une traçabilité des harmoniques.

Les travaux réalisés nous ont permis de contribuer à la modélisation des réseaux électriques modernes. La démarche système mise en avant nous a mené à proposer des méthodes de modélisation pour les lignes de transmission et à développer un outil d’analyse spectrale. A court terme, pour poursuivre l’axe de recherche, il semble important de :

• compléter la méthode d’estimation spectrale que nous avons développée. L’intégration des chaînes de traction [IORDACHE-02] aux modèles existants est une étape importante. Nous serons ainsi capable d’estimer les spectres – dans les basses fréquences – d’un réseau d’alimentation électrique simple, doté de quelques sous-stations et tramways ;

• compléter la compréhension de l’arc électrique pour la transition du frotteur entre les secteurs conducteurs. Une connaissance de la physique de l’arc et du comportement des matériaux lors des derniers instants de la phase de transition est nécessaire afin d’analyser les conséquences sur le système.

A plus long terme, les travaux seront orientés vers l’outil d’estimation spectrale développé. En effet, pour l’analyse des spectres dans le domaine des basses fréquences, cette méthode donne plusieurs avantages par rapport à ses concurrentes temporelles [DOMMEL-69] ou fréquentielles directes [POPESCU-99] [REVOL-03]. Tout d’abord, les spectres déterminés sont exacts et sont directement obtenus en régime permanent. Ensuite, la possibilité d’effectuer une traçabilité des harmoniques ouvre une porte à la conception et à l’optimisation des structures.

En tout état de cause, ces perspectives ne peuvent être atteintes sans intégrer la notion de

pluridisciplinarité d’un problème. En effet, sur des problèmes complexes de type système, où de

nombreuses connaissances sont requises dans des domaines variés, la synergie des compétences des spécialistes d’horizons différents (matériaux, informatique, génie électrique) sera déterminante pour le futur.

Table des matières des annexes :