Dual-Mode Chokes Apprenez d'anciennes méthodes de conversion – choix des appareils

Pourquoi les devis d'électricien sont-ils aussi élevés ? Cliquer sur ce bouton pour comprendre les calculs !

Téléchargez cet article au format PDF.

Des changements importants dans la manière dont l’électricité est générée et utilisée pour, par exemple, une dépendance accrue à l’énergie provenant de sources renouvelables, le passage à des entraînements efficaces à vitesse variable dans les appareils ménagers et industriels, et l’adoption de véhicules électriques hybrides ou à batterie, imposent de plus en plus de convertisseurs électroniques pouvant être contrôlés pour fournir courant alternatif à la tension et à la fréquence souhaitées.

En utilisant l’énergie renouvelable comme exemple, les entreprises d’outils ont recours à des stratégies de production décentralisée d’énergie, les microgénérateurs étant introduits dans le réseau à plusieurs endroits du réseau. Il existe également un intérêt pour les petits générateurs autres que Web destinés à la distribution dans des emplacements grand public ou agricoles et des centres commerciaux / industriels légers.

De telles applications nécessitent un conditionnement de puissance électronique compact et peu coûteux. Cela permettrait la conversion d'une sortie harmonieuse riche et instable d'une éolienne ou le changement de la sortie CC d'une série de panneaux photovoltaïques, d'abord en courant continu stabilisé à condensateur haute tension, qui est ensuite appliquée à un convertisseur afin de générer une forme d'onde alternative cohérente ayant une fréquence égale à convient pour une introduction à la grille.

De même, pour contrôler la vitesse du moteur, les dimensions compactes, le faible poids et l’accessibilité financière, il est important d’assurer la croissance du marché des entraînements hybrides / VE ou à moteur, où le réglage constant de la fréquence de sortie du variateur par des commandes logiques ou de programme.

Principes de fonctionnement et sources de bruit

Un onduleur comme indiqué dans l'inverseur en pont Figure 1 Communique le courant à travers la charge en allumant et éteignant les interrupteurs d'alimentation supérieur et inférieur en alternant les branches. Les commutateurs de puissance peuvent être des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) ou des MOSFET à super jonction, ou dans des applications haut de gamme telles que les véhicules électriques haut de gamme ou lorsqu'un rendement énergétique ultime est requis – des dispositifs à large bande interdite tels que les MOSFET en carbure de silicium (SiC). Chaque porte est contrôlée séquentiellement par rapport à toutes les autres par un signal modulé en largeur d'impulsion (PWM).

Onduleur monophasé à pont complet

1. Un onduleur monophasé en pont complet est présenté.

Si les commutateurs de puissance sont IGBT, la fréquence des signaux PWM appliqués à chaque porte est généralement d'environ 20 kHz. Le MOSFET peut fonctionner à des fréquences beaucoup plus élevées pouvant atteindre plusieurs centaines de kilohertz. Dans les deux cas, le couplage rapide provoque des modifications soudaines de la tension aux transistors, générant des vibrations contenant du bruit haute fréquence à des fréquences harmoniques dans la fréquence de commutation.

Dans tout onduleur basé sur IGBT pour un générateur éolien ou solaire, des signaux audio peuvent exister à des fréquences allant jusqu'à 1 MHz ou plus. Ces sources de bruit, ainsi que d’autres sources de bruit, telles que les convertisseurs CC-CC qui changent ailleurs dans le système et connectées aux câbles de sortie CA, peuvent altérer la qualité de la puissance de sortie et provoquer des interférences. Cela peut affecter les propres signaux de contrôle du système, tels que le retour analogique et l'équipement à proximité.

Afin d'éviter de telles distorsions et interférences, les normes telles que IEEE 1547 et UL 1741, qui s'appliquent aux convertisseurs de puissance distribués tels que les générateurs éoliens ou solaires, imposent des restrictions sur le contenu harmonique autorisé dans l'onduleur. Les interférences électromagnétiques (EMI) sont également soumises aux limites imposées par des normes telles que FCC Part 15 B.

Atténuation du bruit de commutation

Afin de respecter les spécifications de bruit de courant et de compatibilité électromagnétique, en éliminant les filtres système, les harmoniques des formes d'onde de tension et de courant, corrige le facteur de puissance en s'assurant que les formes d'onde de tension et de courant sont en phase et minimisent les distorsions.

Figure 2 montre les emplacements des filtres pour atténuer le bruit dans une centrale solaire. Le filtre inverseur sur l’onduleur est conçu pour supprimer les transitoires de fréquence de commutation. Il contient une combinaison de condensateurs X et Y, d’inductances et de bobines pour éliminer le bruit en mode commun et le bruit en mode différentiel aux octaves principales de la fréquence de commutation.

Blocs fonctionnels d'une centrale solaire

2. Voici les blocs fonctionnels les plus importants d’une centrale solaire qui soulignent les exigences en matière de filtrage.

Figure 3 donne plus de détails sur la composition du filtre. En principe, les condensateurs X suppriment le son en mode différentiel d'étouffement, tandis que les condensateurs Y et les inductances en mode commun suppriment le bruit en mode commun. Le bruit en mode commun est affiché dans le même sens sur deux conducteurs, tandis que le bruit en mode différentiel est affiché dans le sens opposé sur deux conducteurs.

Les selfs et les condensateurs de la sortie du variateur atténuent les sons en mode commun (bleu) et différentiel (en rouge)

3. Les selfs et les condensateurs de la sortie du variateur atténuent les sons en mode commun (bleu) et en mode différentiel (rouge).

Bobine d'arrêt en mode commun, comme indiqué dans Figure 3 est une unité à quatre bornes qui comprend deux fils conducteurs enroulés dans des directions opposées autour d’un même noyau magnétique. Conventionnellement, ce noyau est constitué de matériau ferrite. Étant donné que le flux magnétique pénètre dans le cœur, les bobines d’étouffement en mode commun jouent le rôle d’inducteurs qui fournissent une impédance élevée aux courants de mode commun (bruit) tout en laissant passer les courants différentiels souhaités.

Pour le lubrificateur ordinaire, des courants identiques circulant dans le sens opposé à travers les enroulements du starter créent des champs magnétiques égaux et opposés qui s'interrompent mutuellement. Par conséquent, le starter donne une impédance minimale au courant qui passe dans la charge et revient dans la voie de retour. Le bruit différentiel fait référence aux distorsions qui causent des différences entre ces deux courants. Les champs magnétiques générés par ces différents signaux ne seront pas interrompus, mais présenteront une impédance élevée atténuant la distorsion.

Technologie de filtrage avancée pour les inverseurs de lumière

La confiance croissante dans les énergies renouvelables, les véhicules électriques et divers systèmes de motorisation motorisée continue de stimuler la demande de convertisseurs compacts, légers et abordables. En conséquence, l’industrie cherche des moyens de réduire la taille, le poids et le coût de composants généralement volumineux tels que les condensateurs de filtrage et les soirées.

Pour résoudre ces problèmes, les matériaux à base de ferrite développés par KEMET Aide à réduire considérablement la taille des selfs standard. En outre, ils permettent de créer des selfs à double mode combinant le filtrage en mode commun et le filtrage en mode différentiel dans le même package. Les dimensions globales sont similaires à celles d’un starter en mode commun classique comparable. Figure 4 illustre le principe.

Les selfs bi-mode intègrent trois composants magnétiques

4. Les selfs bimodes intègrent trois composants magnétiques, permettant ainsi de réduire la taille de la solution et le nombre de pièces.

KEMET a également utilisé la flexibilité de conception supplémentaire fournie par des matériaux exclusifs pour optimiser la forme de ces portées à deux modes. Le résultat final est une amélioration significative de la suppression du bruit en mode différentiel (mode normal).

Figure 5 illustre les hautes performances des inductances bimodes SSHB10 et présente une impédance élevée pour le bruit en mode commun et en mode différentiel. Le type standard, représenté sur ce schéma par SSHB10H-04320, est optimisé pour les performances à haute température. Le SSHB10H-R04760 a un matériau de noyau avec une perméabilité accrue, augmentant encore l'impédance du bruit de mode commun tout en maintenant des performances de mode différentiel identiques. Les deux selfs sont prévus pour un courant allant jusqu'à 3 A.

Starter bimode versus starter conventionnel en mode commun

5. Comparaison d'un nouvel étranglement à double mode par rapport à un étranglement conventionnel en mode commun.

conclusion

La demande de convertisseurs de puissance compacts et légers devrait augmenter sur les marchés de l'énergie verte, de l'industrie et de l'automobile. Les technologies magnétiques avancées qui peuvent réduire considérablement le nombre de filtres de bruit et réduire le nombre de composants offrent désormais aux concepteurs une liberté supplémentaire pour atteindre ces objectifs.

Michael Freitag est directeur de la gestion des produits Magnetics chez KEMET Corp.

Bannière SourceESB avec casquettes

Pourquoi les devis d'électricien sont-ils aussi élevés ? Cliquer sur ce bouton pour comprendre les calculs !



Le changement complet d’une installation. Quand une installation électrique est trop ancienne, sa vétusté peut entraîner des cours-circuits. Le risque d’incendie est donc réel. Chaque année, on déplore plus de 80 000 incendies d’origine électrique et des milliers d’accidents corporels. Si vous vous procurez une maison de plus de 15 ans, le vendeur doit impérativement vous communiquer un diagnostic électrique qui répertorie tous les défauts de l’installation. Si la remise aux normes n’a rien d’obligatoire, elle est quand même vivement conseillée bien évidemment. Le remplacement complet nécessite la dépose de l’ancienne installation. Ceci occasionne souvent des travaux connexes de peintures notamment, voire même de plâtrerie si la nouvelle installation est réalisée dans les murs pour un rendu invisible. Le raccord d’une nouvelle pièce. Vous souhaitez accroître votre maison en aménageant vos combles ou en faisant construire une extension ? Pour raccorder cette nouvelle pièce à vivre à l’électricité, vous allez donc devoir faire examiner votre installation existante. Afin de vous assurer que l’ajout d’une nouvelle partie de réseau est envisageable. Parfois, le surplus de besoin en électricité requiert le changement ou l’adaptation d’une portion de l’installation existante. Le rattachement de nouveaux équipements électriques. Vous désirez changer de mode de chauffage ? Ou encore, faire mettre en place une pompe à chaleur ou des chauffage électriques en changement d’une chaudière au fuel ? Votre chauffe-eau doit être remplacé ? Dans certaines situations, une remise à plat de l’installation électrique est essentiel pour supporter les nouveaux besoins en électricité. Le redéploiement d’un équipement existante. Vous abattez des cloisons pour créer des endroits à vivre plus en accord avec vos besoins ? en ce qui concerne un projet de redistribution de pièces ( conception d’une cuisine ouverte, fabrication d’une suite parentale, etc… ), votre équipement existante devra être redéployée en utilisation de vos nouveaux besoins.