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Ref.-Nr. 6129

Digitale Leistungsfaktorkorrektur - Elektromagnetische Störemissionen in PFC reduzieren

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

Eine Erfindung der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund.

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Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Universität Dortmund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dortmund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dortmund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Universität ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dortmund Universität“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dortmund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Universität mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.

Die Einrichtungen der Technischen Universität Dortmund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hochschule im angrenzenden Technologiepark. Genauere Informationen können Sie den Lageplänen entnehmen.