Interferência Eletromagnética Conduzida Gerada por de...

Interferência Eletromagnética Conduzida Gerada por Conversores de Potência Aplicados à

Correção do Fator de Potência

Fernando Beltrame, Eng.

Santa Maria, 27 de Agosto de 2010

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Escopo da Apresentação

IntroduIntroduçção ão

ObjetivosObjetivos

Interferência EletromagnInterferência Eletromagnéética Conduzidatica Conduzida

RuRuíído de Modo Diferencialdo de Modo Diferencial

RuRuíído de Modo Comumdo de Modo Comum

Resultados ExperimentaisResultados Experimentais

Controle da Interferência EletromagnControle da Interferência Eletromagnééticatica

ConclusõesConclusõesSanta Maria, 27 de Agosto de 2010

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Introdução


EEletroletrommagneticagnetic IInterferencenterference ((EMIEMI) )

Caracteriza-se pela degradação no desempenho de um equipamento devido a uma perturbação eletromagnética

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Introdução


Aumento no número de equipamentos eletrônicos(computadores, reatores eletrônicos, equipamentos eletrônicos em geral);

Aumento da EMI gerada, tantoconduzida como irradiada;

Processos de chaveamentosempregados nestes equipamentos;

Aumento nas perdas;

Tensões distorcidas;

Gradual deterioração do meio eletromagnético.

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Introdução


Conversor Boost aplicado a correConversor Boost aplicado a correçção do fator de potênciaão do fator de potência

Altas taxas de VariaAltas taxas de Variaçção de Corrente ão de Corrente -- di/dtdi/dtAltas taxas de VariaAltas taxas de Variaçção de Tensão ão de Tensão –– dv/dtdv/dt

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Objetivos


InvestigaInvestigaçção da EMI gerada por conversores ão da EMI gerada por conversores

aplicados a correaplicados a correçção do fator de potência ão do fator de potência

AnAnáálise do rulise do ruíído de modo diferencial e do de modo diferencial e

comum nos conversorescomum nos conversores

MediMediçção da EMI conduzidaão da EMI conduzida

Projeto do Filtro de EMIProjeto do Filtro de EMI

AdequaAdequaçção com as normas vigentes ão com as normas vigentes

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Objetivos


ConversorConversor BoostBoost

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Objetivos


ConversorConversor Boost IntercaladoBoost Intercalado

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Objetivos


ConversorConversor Dual BoostDual Boost

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Interferência Eletromagnética Conduzida

RuRuíído de Modo Diferencialdo de Modo Diferencial RuRuíído de Modo Comumdo de Modo Comum

Direta dependência na corrente de entrada;Associação ao di/dt

Direta dependência nas capacitâncias parasitasAssociação ao dv/dt

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R

L

SC

w

D1Vin

D

D2

D4D3

L

L

Conversor Boost Conversor Boost

LISNLISN –– LineLine ImpedanceImpedance StabilizationStabilization NetworkNetwork

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L

S

D

1

1

D2

w

R

1

L2

D1

C

S2w

D2

D3 D4

Vin

L

L

Conversor Boost Intercalado Conversor Boost Intercalado

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D1L

C

S w

D2

1 S w2

R

Vin

L

L

Conversor Dual BoostConversor Dual Boost

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RuRuíído de Modo Comumdo de Modo ComumConversor Boost Conversor Boost



RSw

DDVin

L D

D1 2

D4D3

C

L

L

R

L

SC

w

D1

D

D2

D4D3

L

L

inV

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RuRuíído de Modo Comumdo de Modo ComumConversor Boost Intercalado Conversor Boost Intercalado

LISNLISN –– LineLine ImpedanceImpedance StabilizationStabilization NetworkNetworkSanta Maria, 27 de Agosto de 2010

L

S

D

1

1

D2

w

R

1

L2

D1

C

S2w

D2

D3 D4

L

L

Vin

L

S

D

1

1

D2

w

R

1

L2

D1

C

S2w

D2

D3 D4

L

L

Vin

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RuRuíído de Modo Comumdo de Modo ComumConversor Dual BoostConversor Dual Boost


D1L

C

Sw

D2

1 Sw2

R

L

L

inV

D1L

C

Sw

D2

1 Sw2

R

L

L

Vin

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Resultados Experimentais

Conversores operando como PFC 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

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Conversores operando como PFC Conversores operando como PFC


VinVin Vin

Iin Iin Iin

Pré-reguladores Fator de potência THD (%)

Boost 0,9993 4,35

Boost Intercalado 0,9990 4,05

Dual Boost 0,9897 7,98

Conversor Conversor BoostBoost

Conversor Conversor Boost IntercaladoBoost Intercalado

Conversor Conversor Dual BoostDual Boost

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Controle da Interferência Eletromagnética


Filtro de EMIFiltro de EMI


2

21 1

2DMcut x

Lf Cπ

=⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

1 2DM DML L=

1 2CM CML L=

1 3 20.5X X XC C C= =

minmax min2

( )

tan(arccos( ))2 ( )fase rms

PC FPf Vπ

=

Equações de Projeto

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EMI Conduzida EMI Conduzida -- Sem FiltroSem FiltroConversor Conversor

BoostBoostConversor Conversor

Boost IntercaladoBoost IntercaladoConversor Conversor Dual BoostDual Boost


Pré-Regulador Boost Intercalado Dual BoostTensão de Entrada 220±15% 220±15% 220±15%Tensão de Saída 400V 400V 400VPotência de Saída 600W 600W 600WFreq. de Chaveamento 24kHz 12kHz 24kHzCapacitor de Barramento 4700μF 4700μF 4700μFIndutância 1,86mH 2x1,75mH 1,86mH

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Controle da Interferência Eletromagnética


Filtro de EMIFiltro de EMIFiltro π

Filtro Múltiplo π

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EMI Conduzida EMI Conduzida -- Com FiltroCom FiltroConversor Conversor

BoostBoostConversor Conversor

Boost IntercaladoBoost IntercaladoConversor Conversor Dual BoostDual Boost


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EMI Conduzida EMI Conduzida -- Com FiltroCom Filtro


Conversor Conversor BoostBoost

Conversor Conversor Boost IntercaladoBoost Intercalado

Conversor Conversor Dual BoostDual Boost

Filtro de EMI + AlteraFiltro de EMI + Alteraçção da resistência do ão da resistência do gategate

Equipamento E7400A EMC Equipamento E7400A EMC AnalyzerAnalyzer

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Fonte de tensão pulsante de alta freqüência

Semi-ciclo Positivo Semi-ciclo Negativo


EMI Conduzido EMI Conduzido -- Modo ComumModo ComumSemi-ciclo Positivo

Semi-ciclo Negativo

Carrega e descarrega as capacitâncias parasitas, resultando em ruído de alta freqüência


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EMI ConduzidaEMI Conduzida

VD1

R

L/2

C

S

in

w

D2

1 Sw2L/2

Conversor Dual BoostConversor Dual Boost

Divisão do Indutor BoostDivisão do Indutor Boost

ReduReduçção da amplitude da fonte de tensão pulsanteão da amplitude da fonte de tensão pulsante

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Conclusões


Conversores utilizados como PFC apresentaram altos níves de Interferência Eletromagnética Conduzida;

Conversores Boost e Boost Intercalado apresentaramcerta similaridade quanto ao ruído gerado;

Filtro projetado atendeu as normas para os conversoresBoost 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.

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