کاهش هارمونیک اینورتر

قراردادن فیلترهای ” EMI RFI ”  برای کاهش هارمونیک های اینورترها

هدف ازاین یادداشت کاربردی ,توضیح موضوعات مربوط به کاهش هارمونیک های اینورتر و(الکترومغناطیسی بالقوه) EMC ومشکلات عملکرد مرتبط با عملکرد اینورتر و استفاده از فیلترهای اصلی EMI/RFI است.درهنگام استفاده ازفیلترها, قراردادن فیلتر بسیار مهم است و برای اطمینان از تضعیف مطلوب EMI  و هم چنین کاهش جریان هارمونیک توضیح داده شده است.

برای این مقاله ما درمورد کجایی استفاده از فیلتر EFI و اینکه چرا به کار برده میشود تمرکز خواهیم کرد.

انتقال ولتاژ ناگهانی درپایانه های خروجی اینورتر با فرکانس متغیر درایو منبع ذاتی تداخل الکترومغناطیسی تابشی و انجام شده است EMI. این زمان انتقال ولتاژ با توجه به زمان ظهور و سقوط دستگاه های نیمه هادی مورد استفاده تعیین می شود. بخش اینورتر گرایش فعلی دربین تولیدکنندگان درایو استفاده از سریعترین دستگاه های” عایق بندی شده – عایق- قطبی – ترانزیستور است که امروزه دارای قدرت بسیار کمتری و سوئیچینگ بالاتر هستند.

عملکرد عملیاتی اینورترها باعث ایجاد فرکانس بالا وسر و صدای نویزهارمونیک با فرکانس بالا می شود. با سرعت بالا,سوئیچینگ مرحله ی اینورتر می تواند انرژی فرکانس رادیویی قابل توجهی را از سیم کشی ورودی و خروجی آن خارج کند.

مشکلات مرتبط با EMI باعث ایجاد سر و صدا می شود. منشا نویز از جریان اینورتر، ولتاژ خروجی تغییر شکل داده شده بدلیل سوییچینگ است با ولتاژ dv/dt pulse-width modulated (PWM) است که موتور و درایو را از طریق خازن به سمت کابل ها و عایق های موتوری سوق می دهد که منجر به جریانهای زمینی با فرکانس بالا می شود, بزرگی آن توسط معادله زیر تعیین می شود

I = C dv/dt

دو دلیل اصلی برای به کارگیری فیلترهای ورودیEMC وجود دارد:

1-برای جلوگیری ازتداخل الکترومغناطیسی اینورتر مزاحم با سیستمهای الکترونیکی مجاور

2-نهادهای نظارتی حاکم وظیفه ی نظارت برکیفیت نیروی پلیس را برای نصب فیلترهای مناسب EMC  بویژه دراروپا ماموریت دارند

بسیاری از سازمان های بین المللی دائما درحال اصلاح استاندارد هایی هستند که باید هنگام طراحی فیلتر EMI یک سیستم الکترونیکی مورد توجه قرار گیرند.

برای اطمینان از کاهش مداوم فیلتر,یک تست استاندارد برای شناخت به عنوان یک شبکه ی تثبیت کننده ی مقاومت دربرابرخط LISN)) مورد نیاز است وبرای اکثرتست های انجام شده به منظور تضمین تکرارپذیری اندازه گیری ها مشخص شده است علاوه براین, یک LISN نیز ارائه می دهد. کنترل مقاومت (50 Ohm) بین فیلترهای EMC تحت آزمایش گیرنده و منبع انرژی با استفاده از LISN  به عنوان استاندارد طراحی,فیلتر EMC با یک مولفه ی مقاومت در برابر فشار بالا ساخته می شود تا دراندازه گیری با LISN بهترین تخفیف EMI را داشته باشد واین تست ها معمولا روی فیلترهای اختصاصی با درایوها انجام می شود و به سایر اجزا یا فیلتر متصل نمی شوند.

جریان معمولی فیلترسه فاز EMI RFI

فیلترهای EMC  به گونه ای طراحی شده اند که مقادیر مدار برای L  وc برای کمترین نیرو درفرکانس ابزاراساسی بهینه شده وهنوز هم می توانند به طورموثر50 KHZ ضعیف شوند .

طرح حاصل معمولایک مولفه ی واکنشی بالا در برابر مقاومت خود دارد ودرحدود 0.707 کاهش می یابد.

یک فیلتر(< .07)under_damped ممکن است باعث زنگ زدگی شود یا تمایل به نوسان داشته باشد.در صورت استفاده بیش از حد (>1) فرکانس قطع شده را کاهش می دهد به علاوه فیلترهای EMC بسیار وابسته به تاثیرمنبع مناسب در پیش رو هستند قدرت گمشده در فیلتر افزایش می یابد و مکان اضافی درفیلتر EMC تاثیرات منفی را کم کند. علاوه براین به خاطر اضافه شدن تولیدات بیشترL وظرفیتC  ازفیلترهای دیگر فیلتر EMC بالانس نمی شود , غیرثبات خواهد شد وتاثیرات فیلترهای دیگر را غیرفعال می کند که باعث زنگ زدن یا نوسان های قدرت اینورتر می شود.

اگراضافه کردن فیلترها باعث مشکلات عملکرد شود, چگونه میتوانم ازفیلترهای منفعل متصل به سری استفاده کنم,وقتی باید با EMI RFI سروکار داشته باشم وجریان فعلی را مرتبط با این هارمونیک قرار دهم؟

برای حفظ مطابقت منبع مناسب معادل LISN وامپدانس خروجی قابل قبول برای فیلترهای EMC ترمینال های ورودی آن باید مستقیما به برق اصلی وصل شود.همه ی فیلترهای منفعل دیگر باید به خروجی فیلتر EMC متصل شوندمگراینکه فیلترEMI با توپولوژی طراحی شود که از قرارگیری فیلترهای مختلف پشتیبانی کند.

برای اینورترهایی که دارای فیلترهای EMC است و در آن از یک راکتور یا فیلتر Mateix استفاده شده است, توصیه می شود درایوهای ساخته شده در فیلتر EMC را غیر فعال کنید یا از درایویی استفاده کنید که در آن از فیلتر EMC استفاده نشده باشد ویک فیلترEMCجداگانه را به آن متصل کنید, ابزار همانطور که دربالا نشان داده شده است.

اگر ساخته شده در EMC درعملکرد هارمونیک نامطلوب مدارباقی بماند وتشدید فرکانس بالا می تواند در کاهش هارمونیک های اینورتر وکاهش فیلتر EMC موثرباشد افزودن راکتور خط درورودی درایو یا راکتور بار بین درایو و موتور نشان داده است که درصورت استفاده ازیک فیلترEMC با اندازه مناسب و قرارداده شده, می توان به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.