Modelle
Simulation der Sättigung mit CM-Kernen
In dieser Simulation sind zwei Common-Mode-Kerne (CM) dargestellt - wobei das linke Modell ein rein lineares Verhalten aufweist, während das rechte Modell das Sättigungs-Verhalten eines nanokristallinen Materials nachbildet
Beide Kerne weisen zudem ein gleichartiges Frequenzverhalten auf, das ebenfalls einem nanokristallinem Material nachempfunden wurde
Im Diagramm ist der Strom-Verlauf über der Zeit zu sehen - blau der lineare CM-Kern - rot der nicht-lineare CM-Kern
Definiert man den Sättigungs-Beginn bei 10% Abweichung vom linearen Verhalten, so liegt der Sättigungs-Strom hier bei
etwas über 1 A
Wechselrichter-Simulation mit linearem CM-Kern im HV-Filter
Als Modulation ist 0% eingestellt (Nullzeiger) - damit ergeben sich die höchsten CM-Ströme durch den Magnet-Kern
Wechselrichter-Simulation mit nicht-linearem CM-Kern im HV-Filter
Abgesehen vom Magnet-Kern ist die Schaltung unverändert
Stromspitzen durch einen Y-Kondensator (Cy1) Der CM-Strom durch den Magnet-Kern ist die Summe von beiden Y-C
Stromspitzen durch einen Y-Kondensator (Cy1) Mit doppelter Batteriespannung verdoppelt sich die Amplitude der Stromspitzen
Stromspitzen durch einen Y-Kondensator (Cy1) Mit dem nicht-linearen Kern haben sich die Stromspitzen um ca 30% erhöht
Das ist in etwa der maximale Strom für den nicht-linearen Kern - mit gerade noch akzeptabler Verringerung der Induktivität
Bei doppelter Batteriespannung erhöht sich die Amplitude der Stromspitzen um ca Faktor 10 mit dem nicht-linearen Kern
Die Stromspitzen sind jetzt dramatisch angestiegen
Spannungspulse an der Bordnetz-Nachbildung (BNN) bei 250 V Batteriespannung und linearem Magnet-Kern
Spannungspulse an der Bordnetz-Nachbildung (BNN) bei 250 V Batteriespannung und nicht-linearem Magnet-Kern
Spannungspulse an der Bordnetz-Nachbildung (BNN) bei 500 V Batteriespannung und linearem Magnet-Kern
Spannungspulse an der Bordnetz-Nachbildung (BNN) bei 500 V Batteriespannung und nicht-linearem Magnet-Kern
Störpegel an der BNN 250 V linearer Magnet-Kern
Störpegel an der BNN 250 V nicht-linearer Magnet-Kern
Störpegel an der BNN 500 V linearer Magnet-Kern
Störpegel an der BNN 500 V nicht-linearer Magnet-Kern
Auswirkungen an der Bordnetz-Nachbildung (BNN):
Resümee
Mit den hier gezeigten Modellen lassen sich CM-Kerne und CM-Drosseln vollständig in allen relevanten Eigenschaften abbilden -
sowohl mit der gewünschten Frequenzcharakteristik, als auch mit dem gewünschten Sättigungsverhalten
Damit können z.B. HV-Filter bis an die Grenze ihrer Strombelastbarkeit - und darüber hinaus - ausgelegt und getestet werden,
z.B. um die Auswirkungen im Fehlerfall zu untersuchen
Bei 250 V ist das Störspektrum mit dem nicht-linearen Magnet-Kern nur geringfügig anders als mit dem linearen Kern. Die Abweichung vom linearen Verhalten beträgt ja erst 30%.
Bei 500 V ist das Störspektrum mit dem nicht-linearen Magnet-Kern dagegen deutlich anders als mit dem linearen Kern. Die Abweichung vom linearen Verhalten beträgt ja hier etwa Faktor 10.
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