تقدم البحث في التوافق الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية الكهربائية

لا يؤدي التردد العالي والسعة الكبيرة للأجهزة الإلكترونية للطاقة إلى زيادة الضغط الكهربائي وفقدان تبديل الجهاز فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى حدوث تداخل كهرومغناطيسي عريض النطاق يصعب قمعه [1-3] ، مما يتسبب في حدوث تلوث كهرومغناطيسي خطير للجهاز. شبكة الطاقة والبيئة ، بل وتهدد التشغيل العادي لنفسها والمعدات الإلكترونية الأخرى المرتبطة بها. تبدأ هذه المقالة بآلية مصادر التداخل الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية الكهربائية ، وتلخص أحدث نتائج الأبحاث الأجنبية في السنوات الأخيرة ، وتركز على تحليل ومقارنة خصائص التداخل الكهرومغناطيسي للتبديل الثابت والتبديل الناعم. الكلمات الرئيسية: محول التبديل ، التوافق الكهرومغناطيسي ، التبديل الثابت ، التبديل الناعم 1 مقدمة تشتهر الأجهزة الإلكترونية للطاقة بكفاءتها العالية في تحويل الطاقة ، وتستخدم على نطاق واسع في تحويل الطاقة الصناعية والمدنية والتحكم في القيادة. تشير التقديرات إلى أن 70٪ من الطاقة الكهربائية في الإنتاج الصناعي يتم تحويلها بواسطة الأجهزة الإلكترونية قبل أن يستخدمها الإنسان. في أواخر الثمانينيات من القرن الماضي ، جعلت أجهزة التحكم في مجال الطاقة العملية وذات السعة الكبيرة أجهزة الطاقة الإلكترونية تدخل عصر التردد العالي والسعة الكبيرة. بسبب الحواف الأمامية والخلفية شديدة الانحدار (di / dt حتى 1A / ns ، dv / dt حتى 3V / ns) أثناء عملية تبديل الطاقة الإلكترونية ، يحدث تداخل كهرومغناطيسي خطير. تشكل هذه التداخلات تداخلًا في التوصيل والإشعاع من خلال اقتران المجال القريب والميدان البعيد ، مما يؤدي إلى تلوث البيئة الكهرومغناطيسية المحيطة ونظام إمداد الطاقة بشكل خطير. لا يقلل هذا من موثوقية دائرة التحويل نفسها فحسب ، بل يؤثر أيضًا بشكل خطير على جودة تشغيل شبكة الطاقة والمعدات المجاورة. مع تطور صناعة المعلومات الإلكترونية ، يتم استخدام الأجهزة الإلكترونية التي تعمل بالطاقة مع محولات التحويل باعتبارها جوهرًا على نطاق واسع في جميع الأجهزة الإلكترونية تقريبًا مثل المعدات الطرفية المختلفة ومعدات الاتصالات التي تقودها أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية. في التقرير السنوي لعام 1997 لمركز Virginia Power الإلكتروني (VPEC) ، تمت كتابته على النحو التالي: إذا كان تقدم تقنية المعالجات الدقيقة هو الذي يعزز تطوير تردد الكمبيوتر من 16 ميجا هرتز في عام 1985 إلى 200 ميجا هرتز اليوم ، ثم القفزة التالية إلى جيجا هرتز يتم تحديده بشكل أساسي من خلال تطوير تكنولوجيا إلكترونيات الطاقة [4]. عندما تعمل الشريحة عند GHz ، يجب أن يزود مصدر الطاقة الطاقة للبوابة المنطقية بسرعة مطابقة عالية بما فيه الكفاية (في حالة Pentiumpro ، يجب أن يكون معدل العرض الحالي للحمل 30 أمبير / μs) ، وهذا هو السبب في أن Intel لديها لإبطاء سرعة ساعة معالجات بنتيوم الدقيقة سبب مهم لهذا [4]. لذلك ، يجب حل مشكلة التوافق الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية الكهربائية بشكل عاجل. في السنوات الأخيرة ، مع تطور تكنولوجيا إلكترونيات الطاقة ، أصبحت قدرة أجهزة تبديل الطاقة أكبر وأكبر (على سبيل المثال ، SCR (مقوم التحكم بالسيليكون) يحتوي على منتجات 4000 أمبير / 8000 فولت ، و IGBT (بوابة معزولة Bip olar الترانزستور) لديها 3500 فولت يتم بيع وحدات / 2400A) ، يزداد تردد التبديل أعلى وأعلى ، حتى بضعة ميجاهرتز ، ويصبح حجم الجهاز أصغر وأصغر. بأخذ مصدر الطاقة DC-DC كمثال ، فإن المستوى المحلي الحالي هو 30 واط / بوصة 3 ، بينما المستوى الدولي هو 120 وات / بوصة 3 ، ومن المتوقع أن يصل إلى 240 وات / بوصة 3 في عام 2000. تتطلب هذه العوامل مزيدًا من التعزيز للبحث حول خصائص التداخل الكهرومغناطيسي ومنع الأجهزة الإلكترونية الكهربائية. في مرحلة التصميم على وجه الخصوص ، أصبح تقدير خصائص التداخل للأجهزة الجديدة ، وتقصير دورة تطويرها ، وتحسين التوافق الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية الكهربائية مسألة حاسمة. 2 البحث الاستكشافي حول مصادر التداخل الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية للطاقة في عملية استكشاف مصادر التداخل الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية للطاقة ، أجرى الأشخاص عددًا كبيرًا من التجارب ولخصوا باستمرار التجارب الجديدة. في وقت مبكر من عام 1983 ، طور شنايدر تقنية لاختبار خصائص مقاومة المصدر لمصدر طاقة التحويل أثناء التشغيل. هذه تقنية تستخدم طريقة قياسية لقياس طيف الضوضاء لتحديد الأجزاء الحقيقية والخيالية لمقاومة المصدر. تحدد هذه التقنية تذبذب الجزء التخيلي بين الحمل التفاعلي ومصدر الضوضاء ، ويمكن تحديد الجزء التفاعلي لمصدر الضوضاء بواسطة تردد التذبذب. يتم تحديد الجزء الحقيقي لمقاومة المصدر من خلال قيمة الذروة لتيار الضوضاء المتذبذب. يتم إجراء اختبار المقاومة بشكل أساسي في نطاق تردد 10 كيلو هرتز -1 ميجاهرتز. بناءً على نتائج الاختبار ، اقترح شنايدر دائرة مكافئة للوضع الشائع وضوضاء الوضع التفاضلي تصف خصائص مصدر الضوضاء الجانبية للتيار المتردد لمصدر طاقة التبديل [5]. نظرًا لأن تأثير الإشعاع لتيار النمط الشائع عادة ما يكون أكبر بكثير من تأثير الوضع التفاضلي الحالي [6] ، فمن الضروري التمييز بين تداخل النمط الشائع وتداخل النمط التفاضلي في النظام. اقترح مركز أبحاث VPEC مجمع طاقة [7] ، والقياس الكمي للوضع المشترك وتداخل التوصيل للوضع التفاضلي في النظام. في الأجهزة الإلكترونية العاملة بالطاقة ، تختلف أيضًا الآليات الداخلية لضوضاء الوضع الشائع وضوضاء الوضع التفاضلي. تحدث ضوضاء الوضع التفاضلي بشكل أساسي بسبب التيار النبضي لمحول التحويل ؛ تحدث ضوضاء الأسلوب الشائع بشكل رئيسي بسبب التذبذب عالي التردد الناجم عن التفاعل بين dv / dt الأعلى والمعلمات الهامشية. كما هو مبين في الشكل 1 ، يشتمل التيار المتردد للوضع الشائع على تيار الإزاحة المتصل بالمستوى الأرضي. في الوقت نفسه ، نظرًا لأن dv / dt الموجود على طرف جهاز التبديل هو الأكبر ، سيتم أيضًا إنشاء السعة الشاردة Ck بين جهاز التبديل والمشتت الحراري. الوضع المشترك الحالي. بالنسبة للأنظمة المختلفة ، فإن الأسباب المحددة للأسلوب المشترك والتداخل في الأسلوب التفاضلي ليست هي نفسها. وفقًا لمسارات الانتشار المختلفة ، ينقسم التداخل الكهرومغناطيسي إلى تداخل موجه وتداخل مشع ، تمت مناقشته بشكل منفصل ، ويتم شرح دراسة خصائص المجال القريب لمحول التبديل.

الشكل 1 مسار الوضع العام الحالي للمحول غير المتصل

الشكل 1 المسار الحالي للوضع العام في محول خارج الخط

1.2 يعد البحث عن مصادر التداخل التي تم إجراؤها التوصيل وسيلة مهمة لانتشار التداخل في الأجهزة الإلكترونية للقدرة. الأجهزة الإلكترونية ذات الطاقة المختلفة لها أسباب محددة مختلفة للتداخل الذي يتم إجراؤه. على سبيل المثال ، في نظام مقوم الاختزال الانتقائي الانتقائي ، يعتمد توليد تداخل التوصيل للوضع التفاضلي بشكل أساسي على عاملين [8]: أحدهما هو ظاهرة تداخل التبديل الناجم عن تحريض خط الطاقة ؛ والآخر هو خصائص تبديل أشباه الموصلات والخصائص الفيزيائية التي تحدد خصائصها الحالية. . في الوقت نفسه ، قد يكون لظاهرة استعادة الثايرستور في نظام مقوم SCR نتيجتين: الأولى هي تمديد وقت تداخل التبديل ؛ والآخر هو إضافة تيار متضائل إلى الثايرستور. يمكن أن تؤدي ظاهرة استرداد الثايرستور المقاسة إلى زيادة التداخل الكلي بمقدار 4 ~ 5 ديسيبل. للحصول على مثال آخر ، سيمنز كلوتز وآخرون. [9] درس الوضع الشائع لمحولات 5-10kVA IGBT تحت جهد تشغيل مختلف ، وتيارات التشغيل ، وترددات التبديل ، وتعبئة الوحدة ، ودوائر البوابة ، ودرجة الحرارة ، وظروف التأريض ، والمكونات الإضافية. مقارنة بمصدر تداخل التوصيل بالوضع التفاضلي ، فقد استنتج أن مصدر التداخل الرئيسي للوضع التفاضلي هو تيار الاسترداد العكسي للديود الحر. في الوقت نفسه ، يشار إلى أن المعلمات الهامشية للحمل سيكون لها تأثير معين على طيف التداخل. يُظهر البحث الذي أجراه كل من Teuling و Schnaen و Roudet لمختبر Grenoble الفرنسي للتكنولوجيا الكهربائية (المشار إليه فيما يلي باسم LEG) [10] استنادًا إلى النموذج التجريبي لدائرة مفرمة بقوة 400 واط تتكون من MOSFETs وتردد تبديل يبلغ 100 كيلو هرتز يظهر أن ضوضاء الوضع الشائع هي المتعلقة بتبديل الجهد. يرتبط ضوضاء الوضع بالتبديل الحالي ، وقد يحدث كلاهما في وقت واحد. على سبيل المثال ، عند إيقاف تشغيل MOSFET في هذا النموذج ، يتم إيقاف التيار ويظهر الجهد تذبذبًا ضعيفًا. لذلك ، تتعايش ضوضاء النمط الشائع وضوضاء الأسلوب التفاضلي في هذا الوقت. عادة ما يكون التداخل في أسلوب فرق وقت التردد المنخفض هو السائد ، ويكون التداخل في الأسلوب الشائع هو السائد عند التردد العالي. مهدوي من جامعة الشريف للتكنولوجيا وروديت وشيش من LEG وآخرون. [11] أنشأ نموذج محول تيار متردد / تيار مستمر أحادي الطور بقدرة 500 وات (PFP). في البحث عن آلية الانبعاث ، يتم استخدام برنامج المحاكاة MC2 لحساب التوافقيات الحالية التي يتم حقنها في مصدر الطاقة. يتوافق النموذج جيدًا مع نتائج الاختبار في نطاق تردد يبلغ 10 أضعاف تردد التبديل. في دراسة الوضع التفاضلي PFP&الذي أجري EMI ، توقع Reis أنه عندما يعمل المحول في أوضاع مختلفة ، تختلف خصائص EMI أيضًا [13]. استخدم Erkuan Zhong and Lip من جامعة ويسكونسن ماديسون في الولايات المتحدة [12] نظام عاكس 8kVA PWM يقود محركًا حثيًا 7.46kW (10hp) كنموذج تجريبي. وجدت الدراسة أن نظام العاكس PWM الذي يتم تشغيله بواسطة محرك عالي السرعة عالي الطاقة يغذي مصدر الطاقة. في تيار نابض يصل إلى عدة A ، مما يؤدي إلى إجراء EMI شديد (في هذا النموذج التجريبي ، حتى 120dBμV) وتشويه شكل الموجة لجهد إمداد الطاقة (جهد القطع يصل إلى 50 فولت ، 20٪ أكثر من الجهد المقنن) ، نطاق التردد من إشارات التداخل واسع جدًا ، فهو لا يشمل فقط مكونات التداخل لتردد التبديل وتوافقياته ، بل يمتد أيضًا إلى نطاق التردد اللاسلكي. يتفاعل dv / dt (حتى 3kV / μs ، ويستمر بضع نانو ثانية) الناتج عن جهاز الطاقة أثناء عملية التبديل مع السعة الشاردة بين جهاز التبديل والأرض ، مما يولد تيارات الشحن والتفريغ في محطة إمداد الطاقة ، مما تسبب في تداخل كهرومغناطيسي. في الوقت نفسه ، تولد خصائص التبديل غير الخطية لأجهزة التحويل الكثير من التوافقيات. وأشاروا أيضًا إلى أن تيار الاسترداد العكسي للديود هو المصدر الرئيسي لتداخل الوضع التفاضلي في النظام. يوفر البحث عن التداخل الذي تم إجراؤه للأجهزة الإلكترونية للطاقة ، وخاصة التداخل الذي تم إجراؤه بالوضع الشائع والوضع التفاضلي ، أساسًا لتصميم مرشحات EMI. 2.2 البحث عن مصادر التداخل المشع يكون التداخل المشع للأجهزة الإلكترونية القدرة أكثر تعقيدًا مقارنةً بالتداخل الذي تم إجراؤه. هذا لأنه ، كجهاز لتحويل الطاقة ، تتراوح سعة التحويل من ملي واط إلى ميغاواط ، وغالبًا ما تتكون الحلقة الرئيسية وحلقة التحكم من مكونات مختلفة. بالمقارنة مع الأجهزة الإلكترونية المركزة على لوحة الدوائر المطبوعة ، فإن الهيكل المكاني أكثر تعقيدًا. لذلك ، فإن تحليل وحساب المعلمات الهامشية المقابلة والتداخل المشع هما أكثر تعقيدًا [2] ، ولا توجد العديد من الأبحاث ذات الصلة في الوقت الحالي. من بينهم ، درس أورلاندي وشيش [14] مصدر التداخل الإشعاعي لدائرة مقوم SCR. ركزوا على تحليل العلاقة بين تيار الوضع المشترك (المجال الزمني ومجال التردد) ومجال الإشعاع ، واعتقدوا أن تيار الوضع المشترك مرتبط بنبضة القيادة والمعلمات الشاردة من جزء التحكم. يعزز تدرج الجهد بين السعات الشاردة تيار الوضع المشترك. الانتشار ، يولد تدرج الجهد على الحافة الصاعدة للنبضة تيارًا عاديًا في السعة الشاردة. علاوة على ذلك ، فإن نبضة التيار السريع تستحث جهدًا غير ضروري على الأجزاء المعدنية من SCR (العلبة والرادياتير) وتصبح مصدرًا للإشعاع. من أجل تحديد نموذج الإشعاع لمحول التحويل ، أنشأ الأستاذان أنتونيني وكريستينا والبروفيسور أورلاندي من جامعة روما نموذج إشعاع ثنائي القطب لجزء المحول من مصدر طاقة التبديل بتردد تحويل 75 كيلو هرتز و 150 كيلو هرتز على التوالي [15] . ومع ذلك ، عند تحديد توزيع تيار الخط ، يتم استخدام نموذج خط نقل لوسط متجانس مكافئ. يتوافق نموذج النتيجة جيدًا مع الاستنتاجات التجريبية في نطاق التردد الأقل من 10 ميجاهرتز ، ولكن في النطاق الترددي الأعلى من 10 ميجاهرتز ، يكون إشعاع النمط الشائع هو السائد بسبب تأثير المعلمات الهامشية المختلفة. عند تحديد التوزيع الحالي للوضع العام ، لم يعد نموذج خط النقل صالحًا. في الواقع ، لا تقتصر خصائص الإشعاع الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية القوية على هذا. على سبيل المثال ، غالبًا ما تُظهر المشعات المستخدمة على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية للطاقة خصائص التذبذب الكهرومغناطيسي ، والتي تعزز الإشعاع الكهرومغناطيسي RF للأجهزة الإلكترونية للطاقة. عادةً ما يكون للمشتت الحراري هندسة معقدة ، وله خصائص إشعاع RF متعدد النطاقات ، ويتم تثبيته خارج الجهاز. لذلك ، من المرجح أن يعمل المشتت الحراري كهوائي إشعاع فعال على واحد أو أكثر من التوافقيات لتردد التبديل. العمل البحثي في ​​هذا المجال جاري أيضًا ، مثل Ryan و Stone و Chambers [16] باستخدام طريقة FDTD لعمل توقع أولي لنمط الإشعاع الكهرومغناطيسي RF من الرادياتير على شكل زعنفة. 2.3&مثل ؛ بحث عن خصائص المجال القريب&مثل ؛ وفقًا لـ IEC22G-WG4-11 ، تتكون الأجهزة الإلكترونية للطاقة عادةً من جزأين ، هما وحدة تحويل الطاقة ووحدة التحكم. يبلغ تردد التبديل لدائرة تحويل التبديل عمومًا عشرات كيلو هرتز إلى مئات كيلو هرتز. إن عابر الجهد والتيار المتولدين أثناء عملية التبديل هي مصادر تداخل تنتج تداخلاً في التوصيل وتداخلًا إشعاعيًا. إن طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي المتولدة من وحدة تحويل الطاقة كافية لتهديد التشغيل العادي لوحدة التحكم القريبة [15]. لذلك ، فإن التنبؤ بخصائص المجال القريب لوحدة تحويل الطاقة وضمان التشغيل العادي لدائرة التحكم له أهمية كبيرة لتصميم EMC لجهاز التحويل الإلكتروني للطاقة. من أجل استكشاف خصائص المجال القريب لمصدر طاقة التبديل (SMPS) ، قام Atonini et al. [15] أنشأ نموذجًا تجريبيًا بسيطًا SMPS قائمًا على لوحة دوائر مطبوعة. عند إجراء حسابات المجال القريب ، قسموا كل جزء من الدائرة التجريبية إلى ثنائيات أقطاب هيرتزية متعددة في سلسلة. نظرًا لأن المصطلح الكهروستاتيكي يلعب دورًا مهيمنًا في منطقة المجال القريب ، فإنه يمثل المجال المتولد عن الشحنة الكهروستاتيكية المتراكمة على ثنائي القطب الفردي ؛ عندما يتم توصيل ثنائيات أقطاب متعددة في سلسلة ، نظرًا لأن المسافة r تكون بين مركز ثنائي القطب ونقطة الاختبار لذلك ، لا يمكن إلغاء المصطلحات الكهروستاتيكية ، مما يؤدي إلى مجال إلكتروستاتيكي كبير ، مما يتسبب في أن تكون القيمة المتوقعة أعلى من القيمة الفعلية القيمة. لذلك ، عند دمج معادلة الإشعاع على طول الدائرة ، من خلال معالجة خاصة ، يتم التخلص من تأثير الشحن الكهروستاتيكي الخاطئ الناجم عن تكامل معادلة ثنائي القطب ، ويتم إنشاء نموذج أكثر دقة للمجال القريب (المجال الكهربائي والمغناطيسي). تظهر الحسابات أنه على مسافة 3 أمتار من النموذج التجريبي ، يكون فرق المجال الكهربائي بين النموذج المصحح والنموذج قبل التصحيح 40 ديسيبل في نطاق التردد المنخفض ، ويميل الاثنان إلى التطابق في نطاق التردد العالي. تظهر نتيجة الاختبار أنه في نطاق التردد أقل من 10 ميجاهرتز ، تكون القيمة المحسوبة متوافقة للغاية مع القيمة المقاسة. في نطاق التردد الأعلى من 10 ميجاهرتز ، يكون تأثير تيار الوضع المشترك هو المسيطر ، ولم يعد نموذج الحساب أعلاه صالحًا. التأثير الرئيسي على خصائص المجال القريب للأجهزة الإلكترونية الكهربائية هو الدائرة الرئيسية لجزء تحويل الطاقة. كريستينا وآخرون. [17] درس تغيرات نمط الإشعاع والتوزيع المكاني للمجال القريب وخصائص الإشعاع للمحول تحت ظروف تحميل مختلفة ، وخلص إلى أنه في ظل ظروف الحمل المختلفة ، قد يظهر مصدر طاقة التحويل ثنائيات أقطاب كهربائية. أو خصائص ثنائي القطب المغناطيسي. هذا مهم جدًا لاختيار وتصميم مخطط تدريع مناسب. يوسف ورودت وآخرون. [18] استخدم MOSFET كعنصر تبديل لإنشاء نموذج بسيط لمحول باك. يفترضون أن الدائرة عبارة عن هيكل ذي خط رفيع تقريبًا ، ويفترضون أن التيار في كل جزء من الدائرة هو نفسه ، ويحسبون توزيع المجال القريب بناءً على شكل الموجة الحالية للمجال الزمني أثناء عملية التبديل. في الوقت نفسه ، يتم استخدام طريقة صورة المرآة لدراسة تغيرات الإشعاع الكهرومغناطيسي عندما يكون المستوى الموصل الأرضي تحت دائرة مصدر التداخل ، واستنتج أن الإشعاع الكهرومغناطيسي ينخفض ​​تحت تأثير مستوى الأرض الموصلة. يمكن ملاحظة أن البحث عن خصائص المجال القريب للأجهزة الإلكترونية الكهربائية قد بدأ للتو ، ولم يتم بعد إنشاء نموذج كامل ودقيق. خاصة في مدى التردد العالي ، تكون خصائص المجال القريب أكثر تعقيدًا تحت تأثير مختلف المعلمات الشاردة. باختصار ، في استكشاف مصادر التداخل الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية للطاقة ، تستخدم معظم الدراسات مزيجًا من التجربة والتحليل. ونمذجة خصائص التداخل الكهرومغناطيسي في ظل ظروف عمل معينة. ومع ذلك ، هناك القليل من الدراسات حول خصائص مصادر التداخل الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية ذات القدرة العالية وذات البنية المعقدة [2]. بالنسبة للجهاز الإلكتروني للطاقة الفعلية ، غالبًا ما يكون الوضع الشائع والتفاضل

يتعايش وضع التداخل والتوصيل والتداخل الإشعاعي في وقت واحد. بالنسبة للأنظمة المختلفة ، تختلف عوامل التداخل السائدة أيضًا. يعد التحليل الصحيح والتنبؤ بمصادر التداخل الرئيسية في النظام هو المفتاح لتصميم التوافق الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية للطاقة. 3 البحث عن خصائص التوافق الكهرومغناطيسي لمحولات التبديل الناعم عالية التردد من أجل تلبية متطلبات التردد العالي ، لم يقم الأشخاص بتحسين قدرة تحمل الجهاز نفسه فحسب ، بل بذلوا أيضًا العديد من الجهود لتحسين طوبولوجيا الدائرة إلى إضعاف الضغط الكهربائي على الجهاز وتقليل فقد التبديل الصغير ، والقضاء على ارتفاع التيار الكهربائي وذروة الجهد. السبب الرئيسي لتداخل الأجهزة الإلكترونية للطاقة هو ارتفاع ثنائي / dt و dv / dt المتولد أثناء عملية تبديل الأجهزة الإلكترونية للطاقة والمعلمات الضالة في الدائرة تعمل معًا لإحداث تذبذب عالي التردد. إذا كان من الممكن تقليل عملية التحويل الخاصة بـ di / dt و dv / dt إلى أقصى حد ممكن عن طريق اختيار طوبولوجيا الدائرة المناسبة وتكنولوجيا التحكم ، فمن الممكن تحسين خصائص التوافق الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية للطاقة. لذلك يتكهن بعض الناس أنه من حيث إجراء EMI ، يجب أن يكون أداء محول التبديل الناعم باستخدام Zero Voltage Transition (ZVT) أفضل من محول التحويل الصلب [9 ، 19]. الأساس الرئيسي هو أنه في دائرة ZVT ، يعمل المفتاح الرئيسي في حالة تبديل الجهد الصفري ، ويعمل الصمام الثنائي في حالة التبديل الناعم. بهذه الطريقة ، لا يوجد تبديل سريع للجهد في المفتاح الرئيسي ولا يوجد تبديل سريع للتيار في الصمام الثنائي ، مما يقلل الجهد العالي في الدائرة. التوافقيات التردد. هل هذا هو الحال فعلا؟ من منظور توليد EMI ، تتمتع محولات الرنين (بما في ذلك محولات التبديل الناعم) بمزايا لا تضاهى على محولات التحويل الثابت PWM ، والتي يمكن اعتبارها من الجوانب التالية: (1) تقنية PWM هي مقاطعة تدفق الطاقة والطريقة التحكم في دورة العمل يحول الطاقة ، مما ينتج عنه تيار نبضي و جهد نبضي ؛ بينما تقوم تقنية الرنين بتحويل الطاقة في شكل موجة جيبية ، وعادة ما يكون طيف التردد الخاص بها أضيق من طيف التردد لمحول PWM. لذلك ، بالمقارنة مع محول PWM ، يجب أن يكون للإدخال تداخل توافقي أصغر وسعة أكبر للمكون الأساسي. (2) شكل موجة العمل لمحول تحويل الرنين هو موجة شبه جيبية ، مع انخفاض di / dt و dv / dt. (3) يستخدم محول تحويل الرنين سعة الوصلة للجهاز ومحاثة التسرب للمحول كجزء من دائرة LC الرنانة ، وهو غير حساس للمعلمات الشاردة الضارة. (4) يعمل محول تحويل الرنين بتردد أعلى ، وهو مناسب للتكامل والتقليل ، لذلك عادة ما يكون له كثافة طاقة أعلى ، وهو أمر مفيد للغاية لتقليل حلقة الدائرة وتقصير طول الأسلاك. (5) غالبًا ما تستخدم محولات PWM دوائر snubber المستهلكة للطاقة للحد من الضغط على الجهاز ، وفي الوقت نفسه ، تلعب أيضًا دورًا مفيدًا في قمع التداخل الكهرومغناطيسي. يمكن أن تقلل المحولات الرنانة ذات التبديل الناعم أو تقضي على المخازن المؤقتة المستهلكة للطاقة ، وبالتالي تحسين كفاءة التطوير. بناءً على التحليل أعلاه ، هل يمكن استخلاص استنتاج بسهولة؟ في عام 1996 ، أجرى باحثون من مركز أبحاث VPEC تجربة مقارنة على تداخل التوصيل لنموذجين تجريبيين لمحول الدفع أحادي الطور 400WPFC باستخدام دارات تحويل الجهد الصفري (أي ZVT) ودوائر التبديل الثابت [21]. نتيجة الاختبار غير متوقعة. إن فرق EMI بين محول التبديل الناعم ومحول التحويل الثابت باستخدام تقنية ZVT صغير جدًا ، وحتى إذا كانت توصيلات الدائرة الإضافية للأول غير مناسبة ، فسيكون الأداء أسوأ. يتمثل الاختلاف عن الأدبيات [20] في أنهم قارنوا النمط الشائع والتداخل التفاضلي للنموذجين التجريبيين بشكل منفصل. والنتيجة هي: من حيث ضوضاء الأسلوب الشائع ، تتشابه خصائص نطاق التردد المنخفض. عندما يتجاوز التردد بضع ميغا هرتز ، فإن التبديل الثابت ضوضاء نموذج ZVT أعلى بعدة ديسيبل من طراز ZVT ؛ عند التردد العالي ، تكون ضوضاء الوضع الشائع في نموذج ZVT أقل ، ولكن في بعض الحالات ، تتجاوز ذروة الضوضاء في نموذج ZVT عند نقاط التردد الفردية نموذج التبديل الثابت ؛ من حيث ضوضاء الوضع التفاضلي ، فإن ضوضاء التحويل الثابت أقوى من ضجيج طراز ZVT. يمكن فهم النتائج التجريبية المذكورة أعلاه على أنها: تقترن ضوضاء الوضع الشائع بشكل أساسي من خلال السعة الشاردة لمبيت الجهاز ، في حين أن المفتاح الرئيسي في محول ZVT هو التبديل الناعم ، ويكون dv / dt المتولد أثناء عملية التبديل صغيرًا. لذلك ، فإن تداخل الوضع الشائع عالي التردد لمحول ZVT&يكون أصغر من تداخل المحولات ذات التحويل الثابت. وتحدث قمم الضوضاء لمحولات ZVT عند نقاط تردد معينة بسبب الأسلاك غير الصحيحة للمكونات المساعدة في محولات ZVT. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لارتفاع di / dt الناتج عن تيار الاسترداد العكسي للديود في محول التبديل الثابت ، فإن ضوضاء الوضع التفاضلي لمحول التحويل الثابت أعلى من تلك الخاصة بمحول ZVT في نطاق التردد العالي ، ولكن لا يؤثر ارتفاع d / dt عادة على مكونات التردد المنخفض. لذلك ، فإن خصائص التداخل بين الاثنين متشابهة في تردد التبديل والتوافقيات ذات الترتيب المنخفض. يمكن ملاحظة أنه على الرغم من أن خصائص التداخل عالي التردد لمحول ZVT أفضل من التبديل الثابت بعدة ديسيبل ، إلا أن خصائص EMI لكليهما متشابهة بشكل عام. بقدر ما يتعلق الأمر بضوضاء الوضع التفاضلي ، فإن تحويل ZVT أفضل من محول التحويل الصلب ، وهو جانب من جوانب التبديل الناعم أفضل من التبديل الثابت. من حيث الضوضاء الشائعة ، فإن المشكلة أكثر تعقيدًا. يتمثل الاختلاف بين محولات ZVT ومحولات التبديل الثابت في أن الأول يحتوي على عناصر تبديل لينة مساعدة ، بما في ذلك عناصر التبديل الإضافية التي تتدفق من التيارات الذروة الأكبر. قد يتحمل عنصر التبديل هذا عناصر التبديل الصلبة والصعبة. أنبوب التبديل الرئيسي في محول التبديل له نفس الجهد. عنصر التبديل الإضافي في محول ZVT هو مفتاح التبديل الثابت ، مما يعني أن المفتاح الثابت في محول التحويل الثابت يتم نقله إلى المفتاح الإضافي لمحول ZVT. لذلك ، في طوبولوجيا دائرة التبديل الناعم ، تعتبر عناصر التحويل المساعدة مصادر مهمة للتداخل ، وموقعها وأسلاكها مهمان بشكل خاص [21].&مثل ؛ في جوهرها ، لا يحتوي محول PWM مع دائرة snubber بالضرورة على خصائص ضوضاء أسوأ من محول التبديل الناعم. ولكن ما إذا كان التبديل الناعم أو التبديل الثابت يعتمد بشكل أفضل على المرحلة الأولية من تصميم الدائرة ، والاختيار المناسب لطوبولوجيا الدائرة وتكنولوجيا التحكم وفقًا للتطبيق ، وإنشاء نماذج توقع تداخل التوصيل والإشعاع ، وتوجيه تخطيط الدائرة الصحيح. 4 الخلاصة باختصار ، يجذب التوافق الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية الكهربائية المزيد والمزيد من الاهتمام من العلماء في الداخل والخارج. منذ الثمانينيات ، تم الانتهاء من العديد من الدراسات التجريبية وأعمال النمذجة التحليلية في الخارج ؛ تم إجراء البحوث المحلية في هذا المجال. لا يوجد الكثير من العمل حتى الآن ، ولم يتم رؤية تقارير فنية أكثر نضجًا حتى الآن. خاصة في التطور السريع اليوم&لتكنولوجيا إلكترونيات الطاقة ، وكيفية كسر الخبرة السابقة والاستدلال في تصميم التوافق الكهرومغناطيسي وجعل تصميم التوافق الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية للطاقة على مسار التصميم المنهجي يواجه محليًا وأجنبيًا العالمين. لا بد أن يصبح أحد الموضوعات المركزية في أبحاث التوافق الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية الكهربائية. فقط بناءً على التحليل المتعمق لمصادر التداخل الكهرومغناطيسي لمختلف الأجهزة الإلكترونية للطاقة ، وتحديد حساسية المعلمات المختلفة ، ودراسة خصائص التوافق الكهرومغناطيسي لمختلف طوبولوجيا التبديل وخطط التحكم ، وإنشاء نماذج تنبؤية يمكن التوافق الكهرومغناطيسي للأجهزة الإلكترونية للطاقة تتحقق. التصميم المنهجي والتكيف مع التطور السريع لتقنية إلكترونيات الطاقة نفسها