Progetto dei filtri di ingresso per convertitori con induttore non lineare

I notevoli progressi nell'elettronica di potenza, applicati ai convertitori a commutazione forzata (switching), hanno portato di recente alla realizzazione di alimentatori, convertitori DC-DC, inverter e amplificatori audio con prestazioni superiori. Questo è dovuto ai numerosi vantaggi, soprattutto in termini di efficienza e di compattezza, che l'impiego di un dispositivo elettronico a commutazione offre rispetto ad una configurazione dove i transistori che pilotano il carico lavorano linearmente, e al sempre crescente interesse del mercato per le apparecchiature portatili e ad alta efficienza energetica (cellulari, computer, settore automotive,ecc).Tuttavia i suddetti dispositivi non sono esenti da problemi. Uno di questi è quello della creazione di armoniche ad alta frequenza (a frequenze multiple della frequenza di commutazione) che possono disturbare la rete a cui sono collegati e altri dispositivi limitrofi. A loro volta, i dispositivi stessi, proprio per l'abbondanza di dispositivi switching collegati in rete, devono essere in qualche modo protetti da eventuali disturbi ad alta frequenza provenienti dalla rete stessa. Per questi motivi è necessario, per questo tipo di prodotti, progettare e collegare al dispositivo stesso una opportuna rete di filtraggio formata da un filtro (EMI filter) composto da condensatori ed induttori. La progettazione del filtro, che deve tener conto in primis dei limiti di emissione imposti dagli standard per l'emissione elettromagnetica (ad esempio lo standard CISPR) [1], è un'operazione complessa, che richiede tempo, necessita di opportune misurazione e deve tener conto del peso, del costo e delle dimensioni del prodotto finale.L'obiettivo del lavoro di questa tesi è quello di indagare su un metodo atto a semplificare e rendere più economica la progettazione e realizzazione dei filtri EMI di ingresso, sia nel caso di convertitori con induttori in funzionamento lineare che nel caso di impiego di induttori non lineari, e senza la necessità di fare misurazioni sul convertitore a monte della progettazione del filtro. In particolare verranno comparati i risultati, ottenuti in simulazione e sperimentalmente, della progettazione di filtri EMI con metodo basato sul valore efficace della corrente di rumore generata dal convertitore di riferimento. Nel caso di convertitore con induttore in saturazione, verrà mostrato un modello di simulazione basato sul modello di flusso degli induttori, in modo da simulare in maniera più corretta possibile il comportamento in saturazione degli induttori.