Güç Elektroniği Sistemleri ve EMU

Güç elektroniği, elektrik gücünün giriş formundan farklı çıkış formuna dönüştürüldüğü ve kontrol edildiği teknolojidir. Normal şartlarda, elektronikte elektrik akımı ve gerilim bilgi taşırken güç elektroniğinde elektriksel gücü taşırlar.Güç elektroniğinin ana kriteri verimdir. Dönüştürme işlemi diyot, transistör vb. yarı iletken anahtarlama elemanları ile gerçekleşir. Güç elektroniği dönüştürücüleri giriş ve çıkış gücüne göre dört gruba ayrılır:
– AC’den DC’ye
– AC’den AC’ye
– DC’den DC’ye
– DC’den AC’ye.

Güç elektroniği, endüstriden ulaşım araçlarına, binalardan tarıma pek çok alanda yer almaktadır. Dönüştürücüler, anahtarlama hızına bağlı olarak yüksek harmoniklere yani elektromanyetik girişimlere(EMG) sebep olmaktadır. Anahtar üniteleri ideal anahtarın özelliklerine yakın özellikler göstermeli ve en düşük anahtarlama kayıplarını sağlamalıdır. Öte yandan, anahtarlama sürelerine bağlı yüksek du/dt, transistör gerilimleri için parazitik kublajları uyarır, bu da yüksek seviye EMG akımı akışlarına sebep olur. Bu nedenle, yarı iletken güç cihazlarının yaygınlaşmasıyla sistemlerde aşırı parazit emisyonunu problemleri ortaya çıkmıştır.

Enerji Sistemlerinde Elektromanyetik Bozulmalar

Bir kaynak emisyonu üretir ve transfer veya kublaj yoluyla emisyon enerjisini alıcıya aktarır. Enerji sistemlerinde kaynak ve alıcı iki modda davranabilir. Bunlar; istenen veya istenmeyen olarak adlandırılır. Elektromanyetik enerjinin transferi, istenmeyen kublaj yollarıyla sıklıkla gerçekleşir. İstemsiz iletim veya elektromanyetik enerji her zaman zararlı değildir. Alıcıda istenmeyen davranışlara sebep oluyorsa girişim oluşur. Örneğin; bir radyo alıcı tarafından toplanan bir AM radyo istasyonu vericisi, amaca uygun bir yayıcıyı oluşturur. Öte yandan, aynı AM radyo iletimi, başka bir radyo alıcısı tarafından işleniyorsa, emisyon olmamalıdır. Emisyonları faydalı bir amaca sahip olmayan bazı yayıcılar vardır. Örnek olarak; floresan bir ışıktan (görünmez) elektromanyetik emisyondur.
İstenmeyen elektromanyetik girişimleri azaltmak için;
– Kaynaktaki emisyonu azaltmak,
– Kublaj yolunu en az verimde tutmak,
– Alıcıyı emisyona karşı daha az duyarlı hale getirmek gibi çalışmalar yapılmaktadır.

emc-e1622959504619-300x181-1 — Elektromanyetik Girişim

EMU Nedir?

EMU (EMC-Electromagnetic Compatibility) Elektromanyetik Uyumluluk kelimesinin kısaltmasıdır. Yani, diğer cihazlara EMG neden olmadan, diğer cihazlardan gelen EMG maruz kalan cihazın performansını koruma yeteneğidir. Elektromanyetik uyumluluk iki kabiliyete sahip olmak demektir. Bu kabiliyetler; EMI ve EMS’dir.
EMI, (Electromagnetic Interference) Elektromanyetik Parazit demektir. Yani, elektromanyetik dalgalar parazite bağlıdır. Bu sebeple EMI genellikle emisyon kelimesi ile birlikte kullanılır. Örneğin; anahtarlamalı güç kaynaklarında anahtarlama hareketleri anahtarlama gürültüsü oluşturur. Bir diğer terim ise EMS (Electromagnetic Susceptibility ) yani Elektromanyetik Duyarlılık/Alınganlıktır. EMS bir nevi bağışıklık demektir. Bunun anlamı; bir cihazın bir EMI’ye maruz kaldığında arızaya veya hataya sebep olmayacak bir bağışıklığa sahip olmasıdır.

Elektromanyetik manyetik girişimler iletim yollu ve saçılım yollu olarak iki şekilde gerçekleşir. İletim yollu girişimler yani gürültüler ise diferansiyel mod ve ortak mod olarak iki gruba ayrılır. Diferansiyel (normal) mod gürültüsü: Gürültü kaynağı güç kaynağı hatları boyunca görünür ve güç kaynağı hattıyla seridir. Gürültü akımı, güç kaynağı akımı ile aynı yöndedir. Diğerinde yani ortak mod gürültü ise: kaçak bir kapasiteyle sızan bir gürültü akımının topraktan geçtiği ve besleme hattına geri döndüğü gürültü tipidir. Burada güç kaynağı tarafında gürültü voltajı oluşmaz.

EMU (EMC) Standartları

Sistemlerdeki elektromanyetik bozulmaların sistemlere çok fazla zarar vermemesi için belli sınırlarda olması gerekmektedir. Bunun için, uluslararası, bölgesel ve ulusal standart kuruluşları oluşmuştur.
Uluslararası Standart Kuruluşları; ISO, IEC, ITU, CISPR ve IEEE’dir. İkincisi bölgesel olarak; CEN, CENELEC, COPANT, ETSI vb. kuruluşlar bulunur. Son olarak, Ulusal standart Kuruluşları; TSE, DIN, JISC, ACI, SAC vb. kuruluşlar yer alır. EMC standartlarının amacı elektrikli veya elektronik cihazların kalitesini belirleyen temel kriterleri sunmaktır. Bu standartlarda test sınır değerleri ve test yöntemleri olarak iki temel unsur vardır. Elektromanyetik uyumluluk EMI ve EMS olarak değerlendirildiği için testlerde iki şekilde gerçekleşmektedir. Birincisi yayılımdır ve cihazın elektromanyetik yayılımı ölçülmektedir. Bir diğeri ise, cihazın bir başka kaynaktağın elektromanyetik etkisine göre bağışıklıdır. Bu testler yapılırken test veya muayene kuruluşları, tam yansımasız oda, yarı yansımasız oda, ekranlı oda veya açık saha test alanları kullanmaktadır.

Yansımasız veya yarı yansımalı odalar; Cihazların ya da sistemlerin çevresine kablo üzerinden veya havadan yaydığı elektromanyetik gürültü yayılımı EMC testleri. Bununla beraber, cihazların ve sistemlerin bulunduğu ortamda oluşan elektromanyetik gürültüye karşı bağışıklık EMC testleridir.
Açık alan (OATS- Open Area test site) testleri içinde açık saha alanlarında yine sistemlerin veya cihazların hem emisyon hem de bağışıklık testleri yapılmaktadır.