Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1668
Main Title: Effizienter Entwurf von EMV-Filtern für leistungselektronische Geräte unter Anwendung der Methode der partiellen Elemente
Translated Title: Designing EMI-Filters for Power Electronics Efficiently by Use of Partial Elements
Author(s): Weber, Stefan-Peter
Advisor(s): Bernet, Steffen
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Modelle von EMV-Filterbauelementen, Zwischenkreisen, Anschlussleitungen und Asynchronmotoren für den Frequenzbereich von 10 kHz bis 30MHz sind in dieser Arbeit so entwickelt worden, dass sie schnell und einfach zu parametrisieren sind. So erhält man am Netzwerksimulator in kurzer Zeit eine Entwicklungsumgebung für den Entwurf von EMV-Netzfiltern unter Einbeziehung der Hochfrequenzeigenschaften. Unter Berücksichtigung von Störquellen- und Störsenkencharakteristik können mit dieser Simulationsmethodik die erforderliche Filtertopologie und die Filterbauelemente gezielt und effizient ermittelt werden. Gegenüber dem aufwendigen Aufbau von Prototypen kann so eine große Anzahl von Filterlösungen getestet werden. Mit diesen Modellen kann die Filterwirkung auch unter Verwendung von beliebigen Bauelementen, die noch nicht verfügbar sind, vorhergesagt werden. Treten nach dem simulativen Filterentwurf noch Grenzwertüberschreitungen auf oder ist der erreichte Abstand zu den Grenzwertkurven unnötig hoch, so hat man in der Simulationsumgebung ein mächtiges Werkzeug zur Verfügung, um gezielt den Parameter zu finden, der noch zu optimieren ist. Es liegt somit ein Werkzeug vor, dass sowohl für den Anfänger, der sich in die EMV einzuarbeiten hat, als auch für den erfahrenen EMV-Entwickler sehr hilfreich ist. Aufgrund des hohen Aufwands für Entstörmaßnahmen zur Sicherstellung der EMV leistungselektronischer Geräte besteht ein großer Bedarf an optimierten Lösungen. Spezifische Lösungen sind mit einem gewissen Entwicklungsaufwand verbunden, und so rückt der effiziente Entwurf von Entstörmaßnahmen in den Vordergrund. Das in der Forschung der letzten Jahre – insbesondere durch den Einsatz der Simulationstechnik – erarbeitete Verständnis für die EMV wird in der Praxis des EMV-Entwurfs leistungselektronischer Geräte jedoch nicht genutzt, weil die notwendigen Berechnungen zu aufwendig sind. Obwohl ein großer Bedarf an optimierten Lösungen besteht und viele Geräteentwickler weltweit damit beschäftigt sind, die Einhaltung der gesetzlichen Regelungen oder weitergehender Kundenwünsche mit der Methode „Versuch und Irrtum“ zu bewerkstelligen, gibt es kaum Hilfsmittel für einen effizienten EMV-Entwurf. In der gängigen Praxis hängt die Effizienz beim Entwurf optimaler EMV-Filterlösungen maßgeblich von Erfahrung und Fähigkeiten des Entwicklers ab. Mit dem Einsatz der Simulationstechnik wird es möglich, sehr viele Konfigurationen in der jeweiligen Filterumgebung auszuprobieren und zu einer optimalen Lösung zu kommen. Der simulative Entwurf mit den entwickelten Modellen unter Berücksichtigung sämtlicher relevanter Effekte im Frequenzbereich der EMV erbringt dadurch, dass nicht mehr jeder Versuch mit der Fertigung eines Prototyps durchgeführt werden muss, hohe Effizienz.
Modelling of EMI-filter components, DC-bus, cabling and asynchronous motors in the frequency range from 10 kHz to 30 MHz is put into practice with this thesis in that way, that the models are easy to parameterize. With these models an EMI-filter design environment is built up fast within well-established network simulation software and the high-frequency characteristics are taken into account. EMI-filter topology and components are found efficiently using this methodical simulation approach. Assuring electromagnetic compatibility with power electronics demands numerous filter measures. Optimized solutions must be found to control costs and volume. But customized solutions need a certain amount of time to be developed, so the efficient design process is in the focus of recent research in this field. Although necessary, there are not many applicable tools to aid EMC-engineers. Efficiency in EMI-filter design depends nowadays only on the staff's experience. Modelling of EMI-filter components, DC-bus, cabling and asynchronous motors in the frequency range from 10 kHz to 30 MHz is put into practice with this thesis in that way, that the models are easy to parameterize. With these models an EMI-filter design-environment is built up fast within well-established network simulation software and the high-frequency characteristics are taken into account. EMI-filter topology and components are found efficiently using this methodical simulation approach.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-16257
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1965
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1668
Exam Date: 8-May-2007
Issue Date: 28-Aug-2007
Date Available: 28-Aug-2007
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Elektromagnetische Verträglichkeit
EMV
Leistungselektronik
Partielle Induktivität
PEEC
Electromagnetic Compatibility
EMC
Partial Inductance
PEEC
Power Electronics
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