Optimisation des performances des filtres EMI dans les environnements à forte pollution électromagnétique

优化环境中 EMI 过滤器的性能和电磁污染强度

• 批准号: 418121-2013
• 负责人: FortinBlanchette, Handy
• 金额: $ 1.82万
• 依托单位: École de technologie supérieure
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2016-01-01 至 2017-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=596233
• 关键词: Optimisation; des; performances; filtres; EMI

L'avènement récent des technologies SiC en électronique de puissance, permettant l'opération à haute température et à fréquence de commutation élevée des interrupteurs de puissance, entraînera inévitablement un recul des limites imposées par les technologies à Silicium standard âgées de plus de 30 ans. Concrètement, l'opération à haute température permet de réduire la taille et la masse des systèmes de refroidissement tandis que les faibles capacités parasites des SiC permettent d'atteindre des fréquences de commutation inégalées par le Si, réduisant substantiellement la taille des éléments passifs des filtres harmoniques. En dépit de ces avantages subsiste les problèmes de compatibilité électromagnétique des convertisseurs, largement amplifiés par les pentes abruptes de commutation des transistors SiC qui génèrent un contenu spectral riche dans la bande réglementée du EMI conduit (150kHz à 30MHz). Afin de respecter les normes de compatibilité, un filtre EMI doit être conçu et intégré à l'intérieur du convertisseur. La conception de ce filtre est très complexe, car il doit supporter le courant maximal du convertisseur tout en assurant des caractéristiques d'atténuations élevées à haute fréquence. De plus, lorsque la puissance volumique du convertisseur est élevée, une difficulté supplémentaire est engendrée par les interactions électromagnétiques existantes entre les composants du filtre, le circuit imprimé et la structure métallique qui sont très rapprochés. Ces interactions altèrent l'atténuation du filtre qui devient difficile à calculer. Afin d'améliorer les performances des filtres dans ces milieux pollués, le programme de recherche proposé vise à 1) quantifier ces interactions et 2) développer de nouvelles structures de filtre résistantes à ces perturbations électromagnétiques. Des techniques de quantification basées sur la modélisation PEEC (Partial Element Equivalent Circuit) et FEM (Finite Element Method) sont proposées tandis que l'impression 3D est préconisée pour construire des structures de filtre intégrant blindage magnétique et blindage par courants de Foucault (métallique). Un plan expérimental est également proposé afin de valider les approches développées.

L'avènement récent des technologies SiC en électronique de puissance，permettant l'opération à haute temperature et à fréquence de commutation élevée des interruptures de puissance，entraavitnera inévitablement un recul des limites imposées par les technologies à Silicium standard âgées de plus de 30 ans.具体地说，在高温下运行时，可以通过调整尾部和回热系统，使SiC材料中的可吸收材料能够吸收Si材料中的不均匀换向频率，从而实质上调整了谐波滤波器的被动元件尾部。由于这些优势存在着转换器的电磁兼容性问题，因此需要通过转换晶体管SiC的整流二极管来解决问题，SiC晶体管在EMI管道（150kHz至30MHz）的频带内具有丰富的频谱。Afin de respecter les normes de compatibilité，un filtre EMI doit être conçu et intégré à l'intérieur du convertisseur.过滤器拉康塞普雄是正确的，因为它支持最大的转换率，以确保高频率的衰减特性。此外，由于滤波器、电路和金属结构之间存在相互作用，因此难以实现转换器的体积功率。这些相互作用改变了过滤器的倾斜度，使计算器难以正常工作。为了改善过滤器在污染环境中的性能，提出了1）相互作用量化器和2）电磁扰动下过滤器电阻新结构的研究方案。本文提出了基于PEEC（Partial Element Equivalent Circuit）和FEM（Finite Element Method）的模型化量化技术，并根据Foucault（Métallique）的理论，提出了一种用于描述滤波器集成磁盲结构和磁盲结构的3D模型。Un plan experimental est également proposé afin de valider les approaches dépées.