Endüstriyel uygulamalarda kullanılan güç dönüştürücü devrelerde EMI gürültünün modellenmesi ve filtre tasarımı

Güç elektroniği ve yarı iletken teknolojileri alanlarındaki gelişmeler elektrikli/elektronik cihaz tasarımlarında yüksek frekanslarda anahtarlama imkânı sunmakta ve bu sayede yüksek verim, yüksek güç yoğunluğuna sahip kompakt tasarımlar yapılmaktadır. Ancak artan anahtarlama frekansıyla birlikte elektromanyetik girişim sorunu ortaya çıkmaktadır. Bu sorun cihazların güvenli çalışma koşullarını tehdit ederek düzgün çalışmalarını engellemekte veya arızalanmalarına neden olmaktadır. Elektromanyetik girişimin zayıflatılması için kullanılan yöntemlerden biri elektromanyetik girişim filtresi tasarımı ile istenmeyen girişimlerin engellenmesidir. Filtre tasarımındaki geleneksel yaklaşım, tasarımcının yıllar içinde elde ettiği tecrübe ve bilgisine dayanarak uygun filtre yapısı ve filtre elemanlarını deneme-yanılma yöntemiyle belirlemesi şeklindedir. Farklı filtre kombinasyonu denenerek girişimin azaltılması üzerine dayanan bu yöntem hem zaman hem de maliyet açısından zorlayıcı bir süreçtir. Uygun filtre tasarımının elde edilmesi ürünün üretim sürecinin uzamasına neden olabilecek kadar zaman alabilir. Bu nedenle güç elektroniği devresinde gürültü kaynağının yüksek frekans modeli çıkarılarak olası girişim yollarının belirlenmesi ve elde edilen sonuçlara göre filtre tasarımı yapılması gerekir. Bu çalışmada bir fazlı PFC ve üç fazlı PV evirici devreleri için elektromanyetik girişim gürültü modelleri çıkarılarak devrelerin elektromanyetik uyumluluğu incelenmiştir. Bu devreler için iletilen yayınım standartlarında belirtilen ilgili elektromanyetik uyumluluk sınırları değerlendirilmiş ve istenmeyen girişimlerin zayıflatılması için elektromanyetik girişim filtresi tasarlanmıştır. Filtre tasarımında filtre kapasitörlerinin tolerans değeri, ortak mod bobini için farklı sarım şekilleri ve empedans uyumsuzluğu konuları incelenerek filtrenin gürültü zayıflatmasına etkileri hem simülasyon hem de deneysel olarak incelenmiştir. Simülasyon sonuçları gerçek ölçüm sonuçları ile karşılaştırılmış ve sonuçların birbiri ile uyumlu olduğu görülmüştür.