ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444

Transcript

1 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ ΗΜΥ 444 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ, ΕΛΕΓΧΟΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ, ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ Δρ Ανδρέας Σταύρου ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ Τα Θέματα Ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση Πρότυπα, μείωση ΕΜΙ Έλεγχος θερμοκρασίας Μεταφορά θερμότητας Μετατροπείς συντονισμού Μετάβαση κατά το μηδενισμό της τάσης 1

2 Αλληλεπίδραση διαμέσου των αγωγών Λόγω ταχέων μεταβολών τάσεων και ρευμάτων σε ένα διακοπτικό μετατροπέα, οι ηλεκτρονικές συσκευές ισχύος είναι μια πηγή ΕΜΙ ΕΜΙ εκπέμπεται με 2 τρόπους: Με ακτινοβολία Διαμέσου των αγωγών Τα μεταλλικά κουτιά που περιβάλλουν τους μετατροπείς ελαττώνουν την ακτινοβολούμενη συνιστώσα της ΕΜΙ Δύο τύποι θορύβου που γενικά υπάρχουν και στις γραμμές εισόδου και στις γραμμές εξόδου: Διαφορικός θόρυβος i dm Θόρυβοςκοινήςφοράς i cm Δημιουργία της ΕΜΙ Διακοπτική κυματομορφή Οι μικροί χρόνοι ανόδου και καθόδου περιέχουν σημαντική ισχύ σε αρμονικές συχνότητες στη περιοχή των ραδιοφωνικών συχνοτήτων Μεταφορά από γραμμές δικτύου και παρασιτικές χωρητικότητες Ο θόρυβος που εμφανίζεται στις γραμμές της γείωσης συμβάλλει σημαντικά στην ΕΜΙ 2

3 Πρότυπα IEC, CISPR, FCC, VDE Για μεταδιδόμενη ΕΜΙ με αγωγούς Μείωση ΕΜΙ Μεταλλικά περιβλήματα ΕΜΙ φίλτρα Πρόληψηαλληλεπίδρασηςστηγένεσητης(πριν δηλαδή τη χρήση φίλτρων) οπόταν δεν υπόκειται ούτε στο δικό του θόρυβο. Κατάλληλα σχεδιασμένο snubber ( μειώνει το dv/dt και di/dt) Χρήση μετατροπέων συντονισμού Όλοι οι βρόχοι ρεύματος όπου εμφανίζονται διακοπτικά μεταβατικά φαινόμενα πρέπει να έχουν μικρή επιφάνεια. 3

4 Έλεγχος θερμοκρασίας Η μέγιστη θερμοκρασία της επαφής των ημιαγωγών στοιχείων που δίνουν οι κατασκευαστές δεν πρέπει ποτέ να υπερβαίνεται κατά τη λειτουργία του στοιχείου Ο ρυθμός καταστροφής των ημιαγωγών διπλασιάζεται για κάθε ο C Η θερμική ενέργεια μεταφέρεται με τον μηχανισμό της αγωγής από το εσωτερικό ενός στοιχείου που είναι τοποθετημένο σε έναν εξωτερικό απαγωγό θερμότητας Η μεταφορά θερμότητας από τον απαγωγό στο περιβάλλον ελέγχεται από δύο μηχανισμούς διάδοσης της θερμότητας, τη μεταφορά και την ακτινοβολία. Μεταφορά θερμότητας Το θερμικό πρόβλημα πρέπει να εξετάζεται σε πρώιμο στάδιο Το μέγεθος και το βάρος του απαγωγού θερμότητας, η θέσητου και η περιβάλλουσα θερμοκρασία Οι απαγωγείς θερμότητας είναι κατασκευασμένοι από αλουμίνιο σε διάφορα σχήματα Οι απαγωγείς θερμότητας που ψύχονται με φυσική μεταφορά έχουν θερμική σταθερά χρόνου 4-15 λεπτά. 4

5 Μετατροπείς Συντονισμού Κατά τις μεταβάσεις οι διακόπτες υποβάλλονται σε καταπονήσεις και απώλειες ισχύος Για να επιτευχθούν ψηλές συχνότητες μετάβασης πρέπει ο διακόπτης να αλλάζει κατάσταση όταν η τάση στα άκρα του ή/και το ρεύμα που τον διαρρέει να είναι μηδέν. Μετατροπείς συντονισμού φορτίου Διακοπτικοί μετατροπείς συντονισμού Μετατροπείς μετάβασης κατά το μηδενισμό του ρεύματος (ZCS converters) Μετατροπείς μετάβασης κατά το μηδενισμό τάσης (ZVS converters) Μετατροπείς με DC ζεύξη Μετατροπείς με ζεύξη ψηλής συχνότητας Απώλειες κατά τις μεταβάσεις Να τις δούμε στο παράδειγμα του διακοπτικού μετατροπέα 5

6 Μετάβαση κατά το μηδενισμό της τάσης (ZVS) Η εγγενής (εσωτερική) αντιπαράλληλη δίοδος του MOSFET σχεδιάζεται μαζί με παράλληλο πυκνωτή. Στο κύκλωμα, πριν την εφαρμογήτάσηςστηπύληγια έναυση του διακόπτη, η τάση του οδηγείται στο μηδέν και η αντιπαράλληλη δίοδος άγει Κατά τη σβέση, το ρεύμα μέσω του MOSFET σταματά ενώ η τάση στα άκρα του παραμένει πάρα πολύ μικρή (σχεδόν μηδέν) λόγω της ύπαρξης του πυκνωτή Παράδειγμα στον μετατροπέα συγχρόνου ανορθωτή υποβιβασμού Προσθέτουμε παράλληλα του διακόπτη διόδους και πυκνωτές Πολύ μικρότερη αυτεπαγωγή ώστε να έχουμε κυμάτωση Μικρή καθυστέρηση 6