Interferência Eletromagnética Conduzida Gerada por Conversores de Potência Aplicados à Correção do Fator de Potência Fernando Beltrame, Eng.
Escopo da Apresentação Introdução Objetivos Interferência Eletromagnética tica Conduzida Ruído de Modo Diferencial Ruído de Modo Comum Resultados Experimentais Controle da Interferência Eletromagnética tica Conclusões 2
Introdução Eletromagnetic Interference (EMI) Caracteriza-se pela degradação no desempenho de um equipamento devido a uma perturbação eletromagnética 3
Introdução Aumento no número de equipamentos eletrônicos (computadores, reatores eletrônicos, equipamentos eletrônicos em geral); Aumento da EMI gerada, tanto conduzida como irradiada; Processos de chaveamentos empregados nestes equipamentos; Aumento nas perdas; Tensões distorcidas; Gradual deterioração do meio eletromagnético. 4
Introdução Conversor Boost aplicado a correção do fator de potência Altas taxas de Variação de Corrente - di/dt Altas taxas de Variação de Tensão dv/dt 5
Objetivos Investigação da EMI gerada por conversores aplicados a correção do fator de potência Análise do ruído de modo diferencial e comum nos conversores Medição da EMI conduzida Projeto do Filtro de EMI Adequação com as normas vigentes 6
Objetivos Conversor Boost 7
Objetivos Conversor Boost Intercalado 8
Objetivos Conversor Dual Boost 9
Interferência Eletromagnética Conduzida Ruído de Modo Diferencial Ruído de Modo Comum Direta dependência na corrente de entrada; Associação ao di/dt Direta dependência nas capacitâncias parasitas Associação ao dv/dt 10
Interferência Eletromagnética Conduzida Ruído de Modo Diferencial Conversor Boost D D 1 D 2 V in S w C R D 3 D 4 ISN ine Impedance Stabilization Network 11
Interferência Eletromagnética Conduzida Ruído de Modo Diferencial Conversor Boost Intercalado 1 D 1 2 D 2 V in D 1 D 2 C R D 3 D 4 S w 1 Sw 2 ISN ine Impedance Stabilization Network 12
Interferência Eletromagnética Conduzida Ruído de Modo Diferencial Conversor Dual Boost D 1 D 2 V in C R S w 1 S w2 ISN ine Impedance Stabilization Network 13
Interferência Eletromagnética Conduzida Ruído de Modo Comum Conversor Boost D D 1 D 2 V in S w C R D 3 D 4 D D 1 D 2 V in Sw C R D 3 D 4 ISN ine Impedance Stabilization Network 14
Interferência Eletromagnética Conduzida Ruído de Modo Comum Conversor Boost Intercalado 1 D 1 2 D 2 V in D1 D 2 C R D 3 D 4 Sw 1 Sw 2 1 D 1 2 D 2 V in D1 D 2 C R D 3 D 4 Sw 1 Sw 2 ISN ine Impedance Stabilization Network 15
Interferência Eletromagnética Conduzida Ruído de Modo Comum Conversor Dual Boost D 1 D 2 V in R C S w 1 S w2 D 1 D 2 V in R C S w 1 S w2 ISN ine Impedance Stabilization Network 16
Resultados Experimentais Conversores operando como PFC Ambos sistemas apresentam a mesma: Tensão de Entrada Tensão de Saída Corrente de Entrada THD da Corrente de Entrada Freqüência do ripple da Corrente de Entrada Objetivo Principal Mesmo filtro de entrada 17
Resultados Experimentais Conversores operando como PFC Conversor Boost Conversor Boost Intercalado Conversor Dual Boost V in V in V in I in I in I in Pré-reguladores Fator de potência THD (%) Boost 0,9993 4,35 Boost Intercalado 0,9990 4,05 Dual Boost 0,9897 7,98 18
Controle da Interferência Eletromagnética Filtro de EMI Equações de Projeto DM 2 1 1 = 2π fcut DM = DM 1 2 C x 2 CM = CM 1 2 C = C = 0.5C X1 X3 X2 C max = Pmin 2 π f( V ) fase( rms) 2 tan(arccos( FP )) 19 min
Resultados Experimentais EMI Conduzida - Sem Filtro Conversor Boost Conversor Boost Intercalado Conversor Dual Boost Pré-Regulador Boost Intercalado Dual Boost Tensão de Entrada 220±15% 220±15% 220±15% Tensão de Saída 400V 400V 400V Potência de Saída 600W 600W 600W Freq. de Chaveamento 24kHz 12kHz 24kHz Capacitor de Barramento 4700μF 4700μF 4700μF Indutância 1,86mH 2x1,75mH 1,86mH 20
Controle da Interferência Eletromagnética Filtro de EMI Filtro π Filtro Múltiplo π 21
Resultados Experimentais EMI Conduzida - Com Filtro Conversor Boost Conversor Boost Intercalado Conversor Dual Boost 22
Resultados Experimentais EMI Conduzida - Com Filtro Conversor Boost Conversor Boost Intercalado Conversor Dual Boost Filtro de EMI + Alteração da resistência do gate Equipamento E7400A EMC Analyzer 23
Resultados Experimentais EMI Conduzido - Modo Comum Semi-ciclo Positivo Fonte de tensão pulsante de alta freqüência Semi-ciclo Positivo Semi-ciclo Negativo Semi-ciclo Negativo Carrega e descarrega as capacitâncias parasitas, resultando em ruído de alta freqüência 24
Resultados Experimentais EMI Conduzida Conversor Dual Boost /2 D 1 D 2 V in /2 S w 1 S w2 C R Divisão do Indutor Boost Redução da amplitude da fonte de tensão pulsante 25
Conclusões Conversores utilizados como PFC apresentaram altos níves de Interferência Eletromagnética Conduzida; Conversores Boost e Boost Intercalado apresentaram certa similaridade quanto ao ruído gerado; Filtro projetado atendeu as normas para os conversores Boost e Boost Intercalado; Conversor Dual Boost é o mais ruidoso; Solução utilizada Divisão do Indutor Boost; Redução da amplitude da fonte pulsante de alta frequência. 26
Maiores Informações Para maiores informações, por favor entre em contato com os autores: engbeltrame@gmail.com roggia@gmail.com schuch.prof@gmail.com renes@ctlab.ufsm.br Obrigado pela atenção de todos! 27