Digitale Leistungsfaktorkorrektur - Elektromagnetische Störemissionen in PFC reduzieren
Ref.-Nr. 6129
Keywords: Elektromagnetische Verträglichkeit, Leistungsfaktorkorrektur, Synthetische Störsignale, EMV, Aktive Störunterdrückung
Bei netzbetriebenen Geräten wie Computernetzteilen gilt es, die Stromentnahme aus dem Versorgungsstromnetz zu regeln. Dies geschieht über eine Leistungsfaktorkorrektur (engl. Power Factor Correction PFC). Das Problem: Es können erhebliche Blind- und Verzerrungsleistungen oder Störemissionen auftreten, die Geräte in der Umgebung wie Radios oder Router stören. Üblicherweise werden diese Störemissionen durch passive Filter und Schirmgehäuse begrenzt, diese sind jedoch teuer und schwer. Bei dieser Erfindung werden die Störemissionen gezielt durch modulierte Gegenstörsignale reduziert. Ein Gegenstörsynthetisierer erzeugt das Gegenstörsignal aus synthetisierten und modulierten Sinussignalen, deren Amplitude und Phase mithilfe der Fouriertransformation berechnet werden. Dabei wird auch das sich ändernde Tastverhältnis des PFC berücksichtigt. Über einen Injektor wird das Gegenstörsignal in das Gesamtsystem eingekoppelt. Eine digitale Signalverarbeitungshardware, z.B. ein FPGA, DSP, Mikrocontroller oder speziell dafür entwickelte ASICs, kann je nach Verfahren und Algorithmus die elektromagnetische Störung vorhersagen und entsprechend den Gegenstörsynthetisierer optimiert regeln.
Vorteile
- digitale Leistungsfaktorkorrektur
- breitbandige Entstörung
- Gewichtsreduktion
- kostengünstig
- variabel
Kommerzielle Anwendung
Durch den Einsatz der neuen digitalen Leistungsfaktorkorrektur kann die elektromagnetische Störung in leistungselektronischen Systemen wie Batterieladegeräten, Steckernetzteilen, Computernetzteilen oder e-Bike-Ladegeräten erheblich reduziert werden. Ebenso kann der Hardwareaufwand für passive Filter oder Abschirmungsgehäuse gesenkt werden.
Aktueller Stand
Eine Anmeldung am Deutschen Patent- und Markenamt ist am 6.9.2021 erfolgt, weitere Auslandsnachanmeldungen sind im Prioritätsjahr möglich. Ein Prototyp wurde erstellt, der die Funktionstauglichkeit der Erfindung zeigt. Im Namen der Technischen Universität Dortmund bieten wir interessierten Unternehmen die Möglichkeit der Lizenzierung und der gemeinsamen Weiterentwicklung der Technologie mit den Erfindern aus der TU Dortmund an.
Relevante Veröffentlichungen
Bendicks, A.; Peters, A.; Frei, S.: FPGA-based Active Cancellation of the EMI of a Boost Power Factor Correction (PFC) by Injecting Modulated Sine Waves, IEEE Letters on Electromagnetic Compatibility Practice and Applications, 2020
Bendicks, A.; Gerten, M.; Frei, S.: Active Cancellation of Periodic DM EMI at the Input of a GaN Motor Inverter by Injecting Synthesized and Synchronized Signals, EMC Europe 2020
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Eine Erfindung der TU Dortmund.
