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EMV 2018

Die Award-Gewinner stehen fest

22. Februar 2018, 18:00 Uhr | Nicole Wörner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Young Engineer Award, EMV 2018: FPGA-basierte aktive Gegenkopplung der Schaltharmonischen von leistungselektronischen Systemen

Andreas Bendicks, Technische Universität Dortmund

Die voranschreitende Elektrifizierung des Kfz bedingt eine steigende Anzahl an leistungselektronischen Konvertern zur Energiewandlung und -verteilung. Aufgrund der zugrundeliegenden PWM-Signale können diese Systeme erhebliche elektromagnetische Störungen erzeugen, die beispielsweise den Empfang von Funkdiensten, die für das automatisierte Fahren eine noch größere Bedeutung bekommen werden, verschlechtern oder unmöglich machen.

In der Praxis werden in den Konvertern üblicherweise passive Filterstrukturen eingesetzt, die jedoch groß, schwer und teuer sind. In einer Forschungsarbeit des Arbeitsgebiets Bordsysteme werden aktive Gegenkopplungskonzepte untersucht und entwickelt. Bei diesen Konzepten werden die Störungen durch Gegenstörungen überlagert, wodurch es idealerweise zu einer vollständigen Auslöschung der Signale kommt.

Dieser Ansatz verspricht im Vergleich zu passiven Lösungen eine erhebliche Bauraum- und Gewichtsreduktion, da die wesentliche Struktur aus Siliziumhalbleitern (und nicht aus vergleichsweise großen Spulen und Kondensatoren) besteht. Im Gegensatz zu den bisher üblichen Realisierungen kommen flexible FPGA-Signalverarbeitungssysteme anstelle von analogen Schaltungsstrukturen zum Einsatz.

Im Rahmen des Beitrags wurde demonstriert, wie die aktive Gegenkopplung bis etwa 30 MHz auf FPGA-Systemen implementiert werden kann. Die besonderen Möglichkeiten und grundsätzlichen Begrenzungen wurden herausgearbeitet und diskutiert. Zudem wurden das Vorgehen und die Wirksamkeit des Konzepts an einem praxisnahen Applikationsbeispiel demonstriert.