Güç elektroniği cihazlarının yüksek frekansı ve büyük kapasitesi, sadece cihazın elektriksel stresinde ve anahtarlama kaybında bir artışa neden olmakla kalmaz, aynı zamanda bastırılması zor olan geniş bant elektromanyetik parazit üretir [1-3], ciddi elektromanyetik kirliliğe neden olur. elektrik şebekesini ve çevreyi, hatta kendisinin ve onunla ilgili diğer elektronik ekipmanların normal çalışmasını tehdit eder. Bu makale, güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik girişim kaynaklarının mekanizması ile başlar, son yıllardaki en son yabancı araştırma sonuçlarını özetler ve sert anahtarlama ve yumuşak anahtarlamanın elektromanyetik girişim özelliklerini analiz etmeye ve karşılaştırmaya odaklanır. Anahtar Sözcükler: anahtarlamalı dönüştürücü, elektromanyetik uyumluluk, sert anahtarlama, yumuşak anahtarlama 1 Giriş Güç elektroniği cihazları, güç dönüşümü için yüksek verimlilikleriyle bilinir ve endüstriyel ve sivil güç dönüşümü ve sürücü kontrolünde giderek daha yaygın olarak kullanılır. Endüstriyel üretimdeki elektrik enerjisinin %70'inin insanlar tarafından kullanılmadan önce güç elektroniği cihazları tarafından dönüştürüldüğü tahmin edilmektedir. 1980'lerin sonlarında, pratik ve büyük kapasiteli güç alanı kontrol cihazları, güç elektroniği cihazlarının yüksek frekans ve büyük kapasiteli çağına girmesini sağladı. Güç elektroniği komütasyon işlemi sırasında çok dik ön ve arka kenarlar (1A/ns'ye kadar di/dt, 3V/ns'ye kadar dv/dt) darbeleri nedeniyle ciddi elektromanyetik parazitlere neden olur. Bu parazitler, çevredeki elektromanyetik ortamı ve güç kaynağı sistemini ciddi şekilde kirleten yakın alan ve uzak alan kuplajı yoluyla iletim ve radyasyon paraziti oluşturur. Bu, yalnızca dönüştürme devresinin güvenilirliğini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda güç şebekesinin ve bitişik ekipmanın çalışma kalitesini de ciddi şekilde etkiler. Elektronik bilgi endüstrisinin gelişmesiyle birlikte, çekirdek olarak anahtarlamalı dönüştürücülere sahip güç elektroniği cihazları, çeşitli terminal ekipmanları ve elektronik bilgisayarlar tarafından yönetilen iletişim ekipmanları gibi hemen hemen tüm elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Virginia Güç Elektroniği Merkezi'nin (VPEC) 1997 yıllık raporunda şöyle yazıyordu: 1985'te 16 MHz'den günümüze 200 MHz'e kadar bilgisayar frekansının gelişimini teşvik eden mikroişlemci teknolojisinin gelişmesiyse, o zaman bir sonraki adım GHz'e doğru atılır. temel olarak güç elektroniği teknolojisinin gelişimi tarafından belirlenir [4]. Çip GHz'de çalışırken, güç kaynağı mantık geçidine yeterince yüksek bir eşleşme hızında güç sağlamalıdır (Pentiumpro durumunda, yük akımı besleme hızının 30A/μs olması gerekir), bu nedenle Intel'in Pentium mikroişlemcinin saat hızını yavaşlatmak Bunun önemli bir nedeni [4]. Bu nedenle güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik uyumluluk sorununun acilen çözülmesi gerekmektedir. Son yıllarda güç elektroniği teknolojisinin gelişmesiyle birlikte güç anahtarlama cihazlarının kapasitesi giderek büyümüştür (örneğin, SCR (Silicon Controllable Rectifier) 4000A/8000V ürünlere sahiptir ve IGBT (Insulated Gate Bip olar Transistor) 3500V'a sahiptir. / 2400A modülleri satılmaktadır), anahtarlama frekansı birkaç MHz'e kadar yükseliyor ve cihazın boyutu giderek küçülüyor. DC-DC güç kaynağı örnek alındığında, mevcut yurtiçi seviye 30W/in3, uluslararası seviye 120W/in3'tür ve 2000 yılında 240W/in3'e ulaşması beklenmektedir. Bu faktörler, araştırmaların daha da güçlendirilmesini gerektirmektedir. elektromanyetik girişim özellikleri ve güç elektroniği cihazlarının önlenmesi. Özellikle tasarım aşamasında, yeni cihazların girişim özelliklerini tahmin etmek, geliştirme döngülerini kısaltmak ve güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik uyumluluğunu iyileştirmek çok önemli bir konu haline gelmiştir. 2 Güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik girişim kaynakları hakkında keşifsel araştırmalar Güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik girişim kaynaklarını keşfetme sürecinde, insanlar çok sayıda deney yapmış ve sürekli olarak yeni deneyimler özetlemiştir. Daha 1983 yılında Schneider, çalışan bir anahtarlamalı güç kaynağının kaynak empedans özelliklerini test etmek için bir teknik geliştirdi. Bu, kaynak empedansının gerçek ve sanal kısımlarını belirlemek için gürültü spektrumunu ölçmek için skaler bir yöntem kullanan bir tekniktir. Bu teknoloji, reaktif yük ile gürültü kaynağı arasındaki hayali parça salınımını seçer ve gürültü kaynağının reaktif kısmı salınım frekansı ile belirlenebilir. Kaynak empedansının gerçek kısmı, salınan gürültü akımının tepe değeri ile belirlenir. Empedans testi esas olarak 10kHz~1MHz frekans bandında gerçekleştirilir. Test sonuçlarına dayanarak, Schneider, anahtarlamalı güç kaynağının AC yan gürültü kaynağının özelliklerini tanımlayan ortak mod ve diferansiyel mod gürültüsünün eşdeğer bir devresini önerdi [5]. Ortak mod akımının radyasyon etkisi genellikle diferansiyel mod akımından [6] çok daha büyük olduğundan, sistemdeki ortak mod paraziti ile diferansiyel mod paraziti arasında ayrım yapmak gerekir. VPEC Araştırma Merkezi, sistemdeki ortak mod ve diferansiyel mod iletim girişiminin nicel ölçümü olan bir güç birleştirici [7] önerdi. Güç elektroniği cihazlarında ortak mod gürültüsü ve diferansiyel mod gürültüsünün iç mekanizmaları da farklıdır. Diferansiyel mod gürültüsüne esas olarak anahtarlama dönüştürücünün titreşimli akımı neden olur; Ortak mod gürültüsüne esas olarak yüksek dv/dt ve sahte parametreler arasındaki etkileşimin neden olduğu yüksek frekanslı salınım neden olur. Şekil 1'de gösterildiği gibi, ortak mod akımı iCM, yer düzlemine bağlı yer değiştirme akımını içerir. Aynı zamanda, anahtarlama cihazının terminalindeki dv/dt en büyük olduğundan, anahtarlama cihazı ile ısı alıcı arasındaki kaçak kapasitans Ck de oluşturulacaktır. Ortak mod akımı. Farklı sistemler için, ortak mod ve diferansiyel mod girişiminin belirli nedenleri aynı değildir. Farklı yayılma yollarına göre, elektromanyetik girişim, ayrı ayrı tartışılan iletilen girişim ve yayılan girişim olarak ikiye ayrılır ve anahtar dönüştürücünün yakın alan özelliklerinin incelenmesi açıklanır.
Şekil 1 Çevrimdışı dönüştürücünün ortak mod akımının yolu
Şekil.1 Çevrimdışı bir dönüştürücüde ortak mod akım yolu
2.1 İletilen parazit kaynaklarının iletimi üzerine araştırma, güç elektroniği cihazlarında parazit yayılımının önemli bir yoludur. Farklı güç elektroniği cihazları, iletilen parazitin farklı özel nedenlerine sahiptir. Örneğin, SCR doğrultucu sisteminde, diferansiyel mod iletim girişiminin üretilmesi esas olarak iki faktöre dayanır [8]: biri, güç hattı endüktansının neden olduğu komütasyon örtüşme olgusudur; diğeri ise yarı iletken anahtarlama karakteristikleri ve mevcut karakteristiklerini belirleyen fiziksel karakteristiklerdir. . Aynı zamanda, SCR doğrultucu sistemindeki tristörün toparlanma olgusunun iki sonucu olabilir: biri, komütasyon örtüşme süresini uzatmaktır; diğeri ise tristöre katlanarak azalan bir akım eklemektir. Ölçülen tristör kurtarma fenomeni, toplam paraziti 4~5dB artırabilir. Başka bir örnek için, Siemens' Klotz et al. [9] farklı çalışma voltajları, çalışma akımları, anahtarlama frekansları, modül paketleme, kapı devreleri, sıcaklık, topraklama koşulları ve ek bileşenler altında 5-10kVA IGBT dönüştürücülerin ortak modunu inceledi. Diferansiyel modlu iletim girişim kaynağı ile karşılaştırıldığında, ana diferansiyel mod girişim kaynağının, serbest dönen diyotun ters kurtarma akımı olduğu sonucuna varılmıştır. Aynı zamanda, yükün sahte parametrelerinin girişim spektrumu üzerinde belirli bir etkiye sahip olacağına işaret edilmektedir. Fransız Grenoble Elektrik Teknolojisi Laboratuvarı'ndan (bundan sonra LEG olarak anılacaktır) Teuling, Schnaen ve Roudet'in [10] MOSFET'lerden oluşan 400W'lık bir kıyıcı devresinin deneysel modeline ve 100 kHz'lik bir anahtarlama frekansına dayanan araştırması, ortak mod gürültüsünün Voltaj anahtarlama ile ilgili. Mod gürültüsü mevcut anahtarlama ile ilgilidir ve her ikisi de aynı anda meydana gelebilir. Örneğin, bu modelde MOSFET kapatıldığında, akım kapatılır ve voltaj zayıflatılmış osilasyon sergiler. Bu nedenle, bu zamanda ortak mod gürültüsü ve diferansiyel mod gürültüsü bir arada bulunur. Genellikle düşük frekanslı zaman farkı modu paraziti baskındır ve yüksek frekansta ortak mod paraziti baskındır. SHARIF Teknoloji Üniversitesi'nden Mahdavi ve Roudet ve LEG'den Scheich ve ark. [11] bir 500W Güç Faktörü Ön Regülatörü (PFP) tek fazlı AC/DC dönüştürücü modeli kurdu. Emisyon mekanizmasının araştırılmasında, güç kaynağına enjekte edilen akım harmoniklerini hesaplamak için simülasyon yazılımı MC2 kullanılır. Model, anahtarlama frekansının 10 katı frekans aralığında test sonuçlarıyla iyi bir uyum içindedir. Reis, PFP'nın diferansiyel mod ile iletilen EMI çalışmasında, dönüştürücü farklı modlarda çalıştığında EMI özelliklerinin de farklı olduğunu tahmin etmiştir [13]. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Wisconsin-Madison Üniversitesi'nden Erkuan Zhong ve Lip [12], deneysel bir model olarak 7.46kW (10hp) bir endüksiyon motorunu çalıştıran 8kVA PWM invertör sistemi kullandı. Çalışma, yüksek güçlü, yüksek hızlı bir motor tarafından sürülen PWM invertör sisteminin güç kaynağını beslediğini buldu. Şiddetli iletilen EMI'ye (bu deneysel modelde 120dBμV'ye kadar) ve güç kaynağı voltajı dalga biçimi bozulmasına (50V'a kadar çentik voltajı, nominal voltajdan %20 daha fazla) yol açan birkaç A'ya kadar titreşimli akıma, frekans bandı Girişim sinyallerinin sayısı oldukça geniştir, sadece anahtarlama frekansının ve harmoniklerinin girişim bileşenlerini içermekle kalmaz, aynı zamanda radyo frekansı aralığına da uzanır. Anahtarlama işlemi sırasında güç cihazı tarafından üretilen dv/dt (3kV/μs'ye kadar, birkaç ns süren), anahtarlama cihazı ile toprak arasındaki kaçak kapasitans ile etkileşime girerek güç kaynağı terminalinde şarj ve deşarj akımları üretir, elektromanyetik girişime neden olur. Aynı zamanda, anahtarlama cihazlarının doğrusal olmayan anahtarlama özellikleri çok sayıda harmonik üretir. Ayrıca diyot ters kurtarma akımının sistemdeki diferansiyel mod girişiminin ana kaynağı olduğuna dikkat çektiler. Güç elektroniği cihazlarının iletilen paraziti, özellikle ortak mod ve diferansiyel mod iletilen parazit üzerine yapılan araştırmalar, EMI filtrelerinin tasarımı için bir temel sağlar. 2.2 Yayılan parazit kaynakları üzerine araştırma İletilen parazitle karşılaştırıldığında, güç elektroniği cihazlarının yayılan paraziti daha karmaşıktır. Bunun nedeni, bir enerji dönüştürme cihazı olarak dönüştürme kapasitesinin miliwatt'tan megawatt'a kadar değişmesi ve ana devre ile kontrol devresinin genellikle farklı bileşenlerden oluşmasıdır. Baskılı devre kartı üzerinde yoğunlaşan elektronik cihazlarla karşılaştırıldığında, mekansal yapı daha karmaşıktır. Bu nedenle, karşılık gelen sahte parametrelerin ve yayılan girişimin analizi ve hesaplanması daha karmaşıktır [2] ve şu anda çok fazla ilgili araştırma bulunmamaktadır. Orlandi ve Scheich [14], SCR doğrultucu devresinin radyasyon girişim kaynağını inceledi. Ortak mod akımı (zaman alanı ve frekans alanı) ve radyasyon alanı arasındaki ilişkinin analizine odaklandılar ve ortak mod akımının, kontrol bölümünden gelen darbe ve kaçak parametreleri ile ilgili olduğuna inandılar. Kaçak kapasitanslar arasındaki voltaj gradyanı, ortak mod akımını destekler. Yayılma, darbenin yükselen kenarındaki voltaj gradyanı, kaçak kapasitansta bir ortak mod akımı üretir. Ayrıca hızlı akım darbesi, SCR'nin metal kısımlarında (kasa ve radyatör) gereksiz voltaj indükler ve bir radyasyon kaynağı haline gelir. Anahtarlamalı dönüştürücünün radyasyon modelini belirlemek için, Roma Üniversitesi'nden Profesör Antonini ve Cristina ve Profesör Orlandi, anahtarlamalı güç kaynağının dönüştürücü kısmı için sırasıyla 75kHz ve 150kHz anahtarlama frekansı ile bir dipol radyasyon modeli oluşturdular [15] . Bununla birlikte, hat akımı dağılımı belirlenirken, eşdeğer homojen ortamın bir iletim hattı modeli kullanılır. Sonuç modeli, 10 MHz'den düşük frekans aralığında deneysel sonuçlarla iyi bir uyum içindedir, ancak 10 MHz'den yüksek frekans aralığında, çeşitli sahte parametrelerin etkisinden dolayı ortak mod radyasyonu baskındır. Ortak mod akım dağılımı belirlenirken, iletim hattı modeli artık geçerli değildir. Aslında güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik radyasyon özellikleri bununla sınırlı değildir. Örneğin, güç elektroniği cihazlarında yaygın olarak kullanılan radyatörler, genellikle güç elektroniği cihazlarının RF elektromanyetik radyasyonunu artıran elektromanyetik salınım özellikleri sergiler. Isı alıcı genellikle karmaşık bir geometriye sahiptir, çok bantlı RF radyasyon özelliklerine sahiptir ve cihazın dışına kurulur. Bu nedenle, soğutucunun, anahtarlama frekansının bir veya daha fazla harmoniği üzerinde etkili bir radyasyon anteni olarak hareket etmesi muhtemeldir. Ryan, Stone ve Chambers [16] gibi, kanat şeklindeki radyatörden RF elektromanyetik radyasyon modelinin ön tahminini yapmak için FDTD yöntemini kullanan bu alandaki araştırma çalışmaları da devam etmektedir. 2.3"Yakın alan özellikleri üzerine araştırma"IEC22G-WG4-11'e göre, güç elektroniği cihazları genellikle güç dönüştürme birimi ve kontrol birimi olmak üzere iki bölümden oluşur. Anahtarlama dönüştürme devresinin anahtarlama frekansı genellikle onlarca kHz ila yüzlerce kHz arasındadır. Anahtarlama işlemi sırasında üretilen voltaj ve akım geçişleri, iletim paraziti ve radyasyon paraziti üreten parazit kaynaklarıdır. Güç dönüştürme ünitesi tarafından üretilen elektromanyetik radyasyon enerjisi, yakındaki kontrol ünitesinin normal çalışmasını tehlikeye atmaya yeterlidir [15]. Bu nedenle, güç dönüştürme biriminin yakın alan özelliklerinin tahmin edilmesi ve kontrol devresinin normal çalışmasının sağlanması, güç elektroniği dönüştürme cihazının EMC tasarımı için büyük önem taşımaktadır. Anahtarlamalı güç kaynağının (SMPS) yakın alan özelliklerini araştırmak için Atonini ve ark. [15] baskılı devre kartına dayalı basit bir SMPS deneysel modeli oluşturdu. Yakın alan hesaplamaları yaparken, deneysel devrenin her bir bölümünü seri halinde çoklu Hertz dipollerine böldüler. Elektrostatik terim yakın alan bölgesinde baskın bir rol oynadığından, tek bir dipol üzerinde biriken elektrostatik yükün oluşturduğu alanı temsil eder; birden fazla dipol seri olarak bağlandığında, r mesafesi dipolün merkezi ile test noktası arasında olduğundan, elektrostatik terimler iptal edilemez, bu da büyük bir elektrostatik alanla sonuçlanır, bu da tahmin edilen değerin gerçek değerden daha yüksek olmasına neden olur. değer. Bu nedenle, radyasyon denklemi devre boyunca özel işlemlerle entegre edilirken, dipol denkleminin entegrasyonundan kaynaklanan yanlış elektrostatik yük etkisi ortadan kaldırılır ve daha doğru bir yakın alan (elektrik ve manyetik alan) modeli oluşturulur. Hesaplamalar, deneysel modelden 3m uzaklıkta, düzeltilmiş model ile düzeltme öncesi model arasındaki elektrik alan farkının düşük frekans aralığında 40dB olduğunu ve ikisinin yüksek frekans aralığında çakışma eğiliminde olduğunu göstermektedir. Test sonucu, 10MHz'in altındaki frekans bandında hesaplanan değerin ölçülen değerle çok tutarlı olduğunu göstermektedir. 10MHz'den yüksek frekans bandında, ortak mod akımının etkisi baskındır ve yukarıdaki hesaplama modeli artık geçerli değildir. Güç elektroniği cihazlarının yakın alan özellikleri üzerindeki ana etki, güç dönüştürme bölümünün ana devresidir. Cristina et al. [17], farklı yük koşulları altında dönüştürücünün radyasyon modeli değişikliklerini, yakın alan uzamsal dağılımını ve radyasyon özelliklerini incelemiş ve farklı yük koşulları altında, anahtarlamalı güç kaynağının elektrik dipolleri gösterebileceği sonucuna varmıştır. Veya bir manyetik dipolün özellikleri. Bu, uygun bir ekranlama şeması seçmek ve tasarlamak için çok önemlidir. LEG's Youssef ve Roudet ve ark. [18], basit bir dönüştürücü modeli oluşturmak için MOSFET'i bir anahtarlama elemanı olarak kullandı. Devrenin yaklaşık olarak ince bir çizgi yapısı olduğunu varsayarlar ve devrenin her bir parçasındaki akımın aynı olduğunu varsayarlar ve anahtarlama işlemi sırasında zaman alanlı akım dalga biçimine dayalı yakın alan dağılımını hesaplarlar. Aynı zamanda, topraklanmış iletken düzlem girişim kaynağı devresi altındayken elektromanyetik radyasyondaki değişiklikleri incelemek için ayna görüntüsü yöntemi kullanılır ve elektromanyetik radyasyonun iletken zemin düzleminin etkisi altında azaldığı sonucuna varılır. Güç elektroniği cihazlarının yakın alan özelliklerine ilişkin araştırmaların henüz yeni başladığı, tam ve doğru bir modelin henüz kurulmadığı görülmektedir. Özellikle yüksek frekans aralığında, çeşitli kaçak parametrelerin etkisi altında yakın alan özellikleri daha karmaşıktır. Özetlemek gerekirse, güç elektroniği cihazları için elektromanyetik girişim kaynaklarının araştırılmasında, çoğu çalışma deney ve analizin bir kombinasyonunu kullanır. Elektromanyetik girişim özelliklerini belirli çalışma koşulları altında modelleyin. Ancak, yüksek güçlü ve karmaşık yapılı güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik girişim kaynaklarının özellikleri hakkında az sayıda çalışma bulunmaktadır [2]. Gerçek bir güç elektroniği cihazı için, genellikle ortak mod ve diferansiyeldir.
Mod paraziti bir arada bulunur, iletim ve radyasyon paraziti aynı anda. Farklı sistemler için baskın girişim faktörleri de farklıdır. Sistemdeki ana parazit kaynaklarının doğru bir şekilde analiz edilmesi ve tahmin edilmesi, güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik uyumluluk tasarımının anahtarıdır. 3 Yüksek frekanslı yumuşak anahtarlamalı dönüştürücülerin elektromanyetik uyumluluk özellikleri üzerine araştırma Yüksek frekansın gereksinimlerini karşılamak için, insanlar yalnızca cihazın dayanma kapasitesini geliştirmekle kalmamış, aynı zamanda devre topolojisini geliştirmek için birçok çaba sarf etmiştir. cihazdaki elektriksel stresi zayıflatır ve Küçük anahtarlama kaybını azaltır, anahtarlama dalgalanmasını ve tepe voltajını ortadan kaldırır. Güç elektroniği cihazlarının girişiminin temel nedeni, güç elektroniği cihazlarının komütasyon işlemi sırasında üretilen yüksek di/dt ve dv/dt'dir ve devredeki kaçak parametreler birlikte çalışarak yüksek frekanslı osilasyona neden olur. Uygun devre topolojisi ve kontrol teknolojisi seçilerek yüksek di/dt ve dv/dt'nin dönüşüm süreci mümkün olduğunca azaltılabilirse, güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik uyumluluk özelliklerini iyileştirmek mümkündür. Dolayısıyla bazı insanlar, yürütülen EMI açısından, Sıfır Voltaj Geçişi (ZVT) kullanan yumuşak anahtarlamalı dönüştürücünün, sert anahtarlamalı dönüştürücüden daha iyi performans göstermesi gerektiğini düşünüyor [9, 19]. Ana temel, ZVT devresinde ana anahtarın sıfır voltaj anahtarlama durumunda çalışması ve diyotun yumuşak anahtarlama durumunda çalışmasıdır. Bu sayede ana anahtarda hızlı gerilim anahtarlaması ve diyotta hızlı akım anahtarlaması olmadığından devredeki yüksek gerilimi azaltmaktadır. Frekans harmonikleri. Bu gerçekten böyle mi? EMI üretimi perspektifinden bakıldığında, rezonans dönüştürücüler (yumuşak anahtarlamalı dönüştürücüler dahil), aşağıdaki yönlerden değerlendirilebilecek PWM sert anahtarlamalı dönüştürücülere göre kıyaslanamaz avantajlara sahiptir: (1) PWM teknolojisi güç akışını kesmektir ve Yöntem görev döngüsünün kontrol edilmesi gücü dönüştürür, darbe akımı ve darbe voltajı ile sonuçlanır; rezonans teknolojisi, gücü sinüs dalgası biçiminde dönüştürür ve frekans spektrumu genellikle bir PWM dönüştürücünün frekans spektrumundan daha dardır. Bu nedenle, PWM dönüştürücü ile karşılaştırıldığında, giriş daha küçük harmonik girişime ve temel bileşenin daha büyük genliğine sahip olmalıdır. (2) Rezonans anahtarlama dönüştürücünün çalışma dalga biçimi, düşük di/dt ve dv/dt ile yarı sinüs dalgasıdır. (3) Rezonans anahtarlama dönüştürücü, rezonans LC devresinin bir parçası olarak cihazın bağlantı kapasitansını ve transformatörün kaçak endüktansını kullanır ve zararlı kaçak parametrelere duyarlı değildir. (4) Rezonans anahtarlama dönüştürücü, entegrasyon ve minimizasyon için uygun olan daha yüksek bir frekansta çalışır, bu nedenle genellikle daha yüksek bir güç yoğunluğuna sahiptir, bu da devre döngüsünü azaltmak ve kablo uzunluğunu kısaltmak için çok faydalıdır. (5) PWM dönüştürücüler, cihaz üzerindeki stresi sınırlamak için genellikle enerji tüketen bastırma devreleri kullanır ve aynı zamanda elektromanyetik paraziti bastırmada da faydalı bir rol oynar. Rezonans yumuşak anahtarlamalı dönüştürücüler, enerji tüketen arabellekleri azaltabilir veya ortadan kaldırabilir, böylece geliştirme verimliliğini artırır. Yukarıdaki analize dayanarak, kolayca bir sonuç çıkarılabilir mi? 1996 yılında, VPEC Araştırma Merkezi'nden araştırmacılar, sıfır voltajlı dönüşüm (yani ZVT) devreleri ve sert anahtarlama devreleri kullanan iki adet tek fazlı 400WPFC yükseltici dönüştürücü deneysel modelinin iletim girişimi üzerinde karşılaştırmalı bir deney yaptılar [21]. Test sonucu beklenmedik. Yumuşak anahtarlamalı dönüştürücü ile ZVT teknolojisini kullanan sert anahtarlamalı dönüştürücü arasındaki EMI farkı çok küçüktür ve birincisinin ek devre kablolaması yanlış olsa bile performans daha kötü olacaktır. Literatürden [20] farkı, iki deneysel modelin ortak mod ve diferansiyel mod girişimini ayrı ayrı karşılaştırmalarıdır. Sonuç: ortak mod gürültüsü açısından, düşük frekans bandının özellikleri benzerdir. Frekans birkaç MHz'i aştığında, sert anahtarlama ZVT modelinin gürültüsü ZVT modelininkinden birkaç dB daha yüksektir; yüksek frekansta, ZVT modelinin ortak mod gürültüsü daha düşüktür, ancak bazı durumlarda, ZVT modelinin bireysel frekans noktalarındaki gürültü tepe noktası, sert anahtarlama modelini aşar; diferansiyel mod gürültüsü açısından, Sert anahtarlamanın gürültüsü ZVT modelinden daha güçlüdür. Yukarıdaki deneysel sonuçlar şu şekilde anlaşılabilir: ZVT dönüştürücüdeki ana anahtar yumuşak anahtarlama iken ve anahtarlama işlemi sırasında üretilen dv/dt küçükken, ortak mod gürültüsü esas olarak cihaz muhafazasının başıboş kapasitansı aracılığıyla birleştirilir. Bu nedenle, ZVT dönüştürücü's Yüksek frekanslı ortak mod paraziti, sert anahtarlamalı dönüştürücülerinkinden daha küçüktür; ve ZVT dönüştürücülerin belirli frekans noktalarındaki gürültü tepe noktaları, ZVT dönüştürücülerdeki yardımcı bileşenlerin yanlış kablolanmasından kaynaklanır. Ek olarak, sert anahtarlamalı dönüştürücüdeki diyot ters kurtarma akımının neden olduğu daha yüksek di/dt nedeniyle, sert anahtarlamalı dönüştürücünün diferansiyel mod gürültüsü, yüksek frekans aralığında ZVT dönüştürücününkinden daha yüksektir, ancak yüksek di/dt genellikle düşük frekanslı bileşenleri etkilemez. Bu nedenle, ikisinin girişim özellikleri, anahtarlama frekansında ve düşük dereceli harmoniklerinde benzerdir. ZVT dönüştürücünün yüksek frekanslı girişim özelliklerinin, birkaç dB ile sert anahtarlamadan daha iyi olmasına rağmen, ikisinin EMI özelliklerinin genellikle benzer olduğu görülebilir. Diferansiyel mod gürültüsü söz konusu olduğunda, ZVT dönüşümü, yumuşak anahtarlamanın sert anahtarlamadan daha iyi yönü olan sert anahtarlama dönüştürücüsünden daha iyidir. Ortak mod gürültüsü açısından sorun daha karmaşıktır. ZVT dönüştürücüler ve sert anahtarlamalı dönüştürücüler arasındaki fark, birincisinin daha büyük tepe akımları akan yardımcı anahtarlama elemanları dahil olmak üzere yardımcı yumuşak anahtarlama elemanlarına sahip olmasıdır. Bu anahtarlama elemanı, sert ve sert anahtarlama elemanlarına dayanabilir. Anahtarlama dönüştürücüdeki ana anahtar borusu aynı voltaja sahiptir. ZVT dönüştürücüdeki yardımcı anahtarlama elemanı sabit anahtarlıdır, bu da sabit anahtarlamalı dönüştürücüdeki sabit anahtarın ZVT dönüştürücünün yardımcı anahtarına aktarıldığı anlamına gelir. Bu nedenle, yumuşak anahtarlama devre topolojisinde yardımcı anahtarlama elemanları önemli parazit kaynaklarıdır ve bunların konumu ve kablolaması özellikle önemlidir [21]."Özünde, bir bastırma devresine sahip bir PWM dönüştürücü, yumuşak anahtarlamalı bir dönüştürücüden mutlaka daha kötü gürültü özelliklerine sahip değildir. Ancak yumuşak anahtarlamanın mı yoksa sert anahtarlamanın mı daha iyi olduğu, devre tasarımının ilk aşamasına, uygulamaya göre uygun devre topolojisi ve kontrol teknolojisi seçimine, iletim ve radyasyon girişim tahmin modellerinin oluşturulmasına ve doğru devre düzeninin yönlendirilmesine bağlıdır. 4 Sonuç Özetle, güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik uyumluluğu, yurtiçi ve yurtdışındaki bilim adamlarından giderek daha fazla ilgi görmektedir. 1980'li yıllardan itibaren yurt dışında birçok deneysel çalışma ve analitik modelleme çalışması tamamlanmış; Bu alanda yurt içi araştırmalar yapılmıştır. Henüz çok fazla çalışma yok ve daha olgun teknik raporlar henüz görülmedi. Özellikle günümüzde güç elektroniği teknolojisinin hızlı gelişimi, elektromanyetik uyumluluk tasarımında geçmiş deneyim ve buluşsal yöntemlerin nasıl kırılacağı ve güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik uyumluluk tasarımının sistematik tasarım izine nasıl yapılacağı, yerli ve yabancı yatırımcıların karşı karşıya kaldığı sorunlarla karşı karşıyadır. alimler. Güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik uyumluluk araştırmalarında ana konulardan biri olmaya adaydır. Sadece çeşitli güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik girişim kaynaklarının derinlemesine analizine dayanarak, çeşitli parametrelerin hassasiyetini belirlemeye, çeşitli anahtarlama topolojilerinin ve kontrol şemalarının elektromanyetik uyumluluk özelliklerini incelemeye ve tahmine dayalı modeller oluşturmaya dayalı olarak güç elektroniği cihazlarının elektromanyetik uyumluluğu yapılabilir. elde edilebilir. Sistematik tasarım ve güç elektroniği teknolojisinin kendisinin hızlı gelişimine uyum sağlama