Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Farzanehfard,Ehsan Adib
حسین فرزانه فرد (استاد راهنما) احسان ادیب (استاد مشاور)
 
STUDENT
Maryam Alirezaei dizicheh
مریم علیرضائی دیزیچه

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Analysis and Improvement of Conducted EMI Reduction Techniques in Switching Power Converters
Electromagnetic disturbance of an electrical system affecting itself or another system is called electromagnetic interference (EMI). In modern design of electrical systems, the system must be compatible with its surrounding environment and its performance degradation due to the existing disturbances should be minimized. Environmental noises bring some considerations into primary design of an electrical circuit to prevent performance degradation in dealing with some acceptable levels of noise. Switching converters generate high frequency electromagntic interference noise because of fast current and voltage switchings. These generated noises are called conducted EMI noise. Due to extensive use of power electronic converters and communication systems, EMI minimization is an important problem. Minimizing conducted EMI noise is often done by trial and error to be adapted to standards. It is possible to predict EMI before production with software simulations and then attempting to reduce it. Although this is a widespread method, there exists some developed systematic EMI reduction techniques and design methods. These extensive techniques fall into two categories: 1) post generation noise reduction and 2) noise reduction in generation phase. In this research, some essential problems in EMI are studied and conducted EMI reduction is considered in switching converters. A pulsewidth modulation soft single switched (PWM ) converter is studied from EMI viewpoint. The capacitive coupling of the MOSFET to the heat sink and resonance between the leakage inductance of coupled inductors and the switch junction capacitor are major participants in common-mode (CM) electromagnetic interference noise in this converter. To reduce the conducted EMI, two methodes of parasitic cancellation techniques are proposed. In these methodes, with the help of generatated negative capacitance and negative inductance, the parasitic capacitance and the leakage inductance can be canceled. Thereupon the conducted EMI will be reduced. These methods are applied to a PWM boost converter, then the conducted EMI of the converters are modeled and predicted. After modelling the components of the converters and obtaining the results of computer simulation, a prototype of the converter is implemented in the laboratory. Simulation results and experimental measurements are compared, and precision of the simulation results are confirmed. Key Words 1- Electromagnetic interference (EMI), 2- Switching converters, 3- Conducted EMI, 4- Pulsewidth modulation soft single switched (PWM ) converter
اصطلاح تداخل الکترومغناطیسی (EMI) به اختلال عملکرد یک سیستم مهندسی به علت تداخل الکترومغناطیسی در همان سیستم یا با سیستم های دیگر اشاره می کند. طراحی مدرن سیستم های الکتریکی نیازمند آن است که این سیستم ها با محیط الکترومغناطیسی اطراف خود سازگار باشند. طراحی باید به گونه ای باشد که این اغتشاشات کمترین ضربه را به عملکرد سیستم وارد آورد. تمامی چنین رخدادهایی را می توان به عنوان تداخل الکترومغناطیسی دسته بندی نمود. وجود نویزهای محیط این الزام را ایجاد می کند که در حین طراحی اولیه یک وسیله الکترونیکی ملاحظاتی درنظر گرفته شود تا آن وسیله از تخریب عملکرد در اثر واکنش با حد کمینه ی چنین نویزهای الکترومغناطیسی ایمن شود. همزمان لازم است اطمینان حاصل شود که توسط سیستم، نویزهای الکترومغناطیسی بالاتر از یک حد از پیش دانسته انتشار داده نشود تا تخریب در عملکرد سامانه های الکترونیکی مجاورش ایجاد نگردد. علاوه بر این ملاحظاتی باید در نظر گرفته شود تا نویزهای تولید شده درون سیستم با خود آن تداخل نکند که عملکرد سیستم تخریب شود. با تولید گستره بزرگی از ابزار الکترونیکی (به ویژه تجهیزات دیجیتال که تابنده های توانمند انرژی الکترومغناطیسی هستند)، طراحی چنین سامانه هایی لازم است این خواسته ها را بپوشاند که سیستم طراحی شده با محیط الکترومغناطیسی اطرافش سازگار باشد. مبدل های سوئیچینگ به علت سوئیچینگ سریع ولتاژها و جریان هایشان نویز فرکانس بالای تداخل الکترومغناطیسی تولید می کنند. جریان های نویز تولید شده، نویز EMI هدایتی خوانده می شوند. امروزه تعدد کاربرد مبدل های الکترونیک قدرت و دستگاه های مخابراتی کاهش EMI را بیش از پیش با اهمیت می سازد. به حداقل رساندن نویز EMI هدایتی برای تطبیق با استانداردها، اغلب درگیر روش آزمون و خطا است. می توان با استفاده از شبیه سازی نرم افزاری میزان EMI را قبل از ساخت پیش بینی نمود و در جهت کاهش آن اقدام کرد. با وجود این نقطه نظر متداول، تکنیک های سیستماتیک کاهش EMI وجود دارد و شیوه های طراحی در طول سال ها توسعه یافته است. تکنیک ها بطور وسیع بر اساس دو معیار طبقه بندی می شوند: 1) کاهش نویز بعد از تولید و 2) کاهش نویز در مرحله تولید. در این تحقیق، ابتدا مسائل بنیادی EMI را مطرح کرده و به بررسی روش های کاهش EMI هدایتی در مبدل های سوئیچینگ پرداخته می شود. در ادامه یک مبدلPWM سوئیچنگ نرم تک سوئیچه (PWM ) از دید EMI مورد بررسی قرار می گیرد و دو روش پیشنهادی برای کاهش EMI مبدل ارائه خواهد شد. پس از مدل سازی مؤلفه های مبدل و بدست آوردن نتایج شبیه سازی، نمونه اولیه مبدل در محیط آزمایشگاه ساخته و نتایج شبیه سازی با نتایج اندازه گیری عملی مقایسه و صحت آن ها تأیید خواهد شد. کلمات کلیدی: 1- تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، 2- مبدل های سوئیچینگ، 3- نویز EMI هدایتی، 4- مبدلPWM سوئیچنگ نرم تک سوئیچه (PWM )

ارتقاء امنیت وب با وف بومی