Dörlemann, Tobias; Aigner, Jens; Bendicks, Andreas; Frei, Stephan: Vergleich zwischen parallelen und pseudo-kaskadierten adaptiven Kerbfilterarchitekturen zur breitbandigen aktiven Unterdrückung elektromagnetischer Störungen. In: Garbe, H. (Ed.): Proceedings EMV Kongress 2022. Aachen : Apprimus, 2022, S. 363-370
Zusammenfassung: | |
In modernen leistungselektronischen Systemen zur effizienten Energiewandlung und -verteilungwerden zunehmend hochfrequent schaltende Leistungshalbleiter eingesetzt. Zur Reduktion vonSchaltverlusten werden die Anstiegs- und Abfallzeiten der Schaltflanken minimiert. Aufgrunddieser kurzen Schaltzeiten in Kombination mit höheren Schaltfrequenzen entstehen auch höhereelektromagnetische Emissionen, sowohl leitungsgebunden als auch gestrahlt, die andereelektronische Systeme unerwünscht in ihrer Funktion beeinträchtigen können.Um derartige Störemissionen zu reduzieren, werden zumeist passive Filterschaltungeneingesetzt. Diese sind jedoch aufgrund ihres hohen Gewichts und Bauraumbedarfs zunehmendschwerer zu integrieren. Aktive Gegenstörkonzepte (siehe z.B. [1, 2, 3]), welche auf dem Einsatzvon elektronischen Schaltungen zur Störauslöschung beruhen, können helfen, den passivenFilteraufwand zu reduzieren und damit kleinere und leichtere Gesamtsysteme ermöglichen.Adaptive Kerbfilter, also schmalbandige Bandsperrfilter, implementiert in einem FieldProgrammable Gate Array (FPGA) in Verbindung mit A/D- und D/A-Wandlern, haben sich alsvielversprechend zur aktiven Unterdrückung einzelner unerwünschter Harmonischer erwiesen(z.B. [4, 5, 6, 7]). Durch die Auslegung eines adaptiven Kerbfilters für eine unerwünschteHarmonische, also durch die Synthese, Adaption und Injektion einer entsprechendenGegenstörung durch das Kerbfilter, konnten beispielsweise in [4] Störreduktionen einzelnerHarmonischer von über 60 dB erzielt werden. Durch eine hohe Adaptionsgeschwindigkeit ergibtsich eine gewisse Bandbreite, wodurch Frequenzvariationen kompensiert und nicht mehr nureinzelne Schaltharmonische unterdrückt werden können, sondern – in einem gewissen Maße –auch z.B. Seitenbandharmonische. Zum Beispiel befinden sich bei Sinus-pulsweitenmodulierten(SPWM) Ansteuerungssignalen in direkter Nähe der Schaltharmonischen weitereSeitenbandharmonische (siehe z.B. [8]). Dadurch eignen sich adaptiveKerbfilterimplementierungen auch zur Reduktion typischer elektromagnetischer Emissionenschnellschaltender Wechselrichtersysteme [5, 6]. Der zu unterdrückende Frequenzbereich kann durch die Wahl der Regelparameter in bestimmtenGrenzen beeinflusst werden. Eine breitbandige Filterung erfordert aber mehrere unabhängigeadaptive Kerbfilter, die für verschiedene Frequenzen ausgelegt sind. Bei mehreren adaptivenKerbfiltern gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, diese miteinander zu verschalten. Die Art derAnordnung entscheidet über die Störunterdrückungscharakteristik: Neben der naheliegenden,parallelen Anordnung mehrerer adaptiver Kerbfilter zur breitbandigen Unterdrückungunerwünschter Frequenzen wird in diesem Beitrag auch ein weiterer, aus der Akustik bekannterAnsatz zur (pseudo-) kaskadierten Anordnung [9, 10, 11] mehrerer Filter vorgestellt und diskutiert.Dieser Ansatz verspricht eine relativ breitbandige Störunterdrückungscharakteristik, die im Fallevon SPWM-Störspektren notwendig ist und die Reduktion von Schaltharmonischen samtbenachbarten Seitenbandharmonischen verspricht. | |
Lizenzbestimmungen: | CC BY 3.0 DE |
Publikationstyp: | BookPart |
Publikationsstatus: | publishedVersion |
Erstveröffentlichung: | 2022 |
Die Publikation erscheint in Sammlung(en): | EMV 2022 Köln |
Pos. | Land | Downloads | ||
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Anzahl | Proz. | |||
1 | Germany | 126 | 73,26% | |
2 | United States | 24 | 13,95% | |
3 | Israel | 6 | 3,49% | |
4 | China | 4 | 2,33% | |
5 | Iran, Islamic Republic of | 3 | 1,74% | |
6 | Czech Republic | 3 | 1,74% | |
7 | Russian Federation | 1 | 0,58% | |
8 | India | 1 | 0,58% | |
9 | Denmark | 1 | 0,58% | |
10 | Canada | 1 | 0,58% | |
andere | 2 | 1,16% |
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