Experimental study of electromagnetic disturbances in common and differential modes in a circuit based on two DC/DC boost static converter in parallel

Abstract

An electronic control and closing control at the switch (MOSFET) will allow a parallel connection of two DC/DC boost converters. The reason for paralleling converters is to increase the efficiency of the power conversion process. This means that the overall power loss on the main switches is half the power loss on the main switch of a converter. It has been proven that DC-DC converters operating in parallel have different dynamics than a single converter. In this paper, the study is based on a system of two boost converters operating in parallel under current mode control. Although two converters operating in parallel increase the efficiency of the system, if the control parameters are not chosen correctly, the system becomes unstable and starts to oscillate. Purpose of this work is to present the analysis of high frequency electromagnetic disturbances caused by the switching of power switches in DC/DC boost static converters mounted in parallel in the presence of cables. We will study the improvement of the electromagnetic compatibility performances which can be brought by the choice of a static converters for industrial use. Methods. For the study of the path of the currents in common mode and in differential mode, it was possible to evaluate experimentally the electromagnetic compatibility impact in common mode and in differential mode of two boost converters connected in parallel in an electric circuit in connection with the source through a printed circuit board of connection between the source and the load, while using the two basic methods, namely the prediction of the conducted electromagnetic interference, the temporal simulation and the frequency simulation. Results. All the obtained results are validated by experimental measurements carried out at the Djillali Liabes University Sidi-Bel-Abbes in Laboratory of Applications of Plasma, Electrostatics and Electromagnetic Compatibility (APELEC). The experimental results obtained in common mode and in differential mode at low, medium and high frequencies are compared between the parallel boost test with and without electromagnetic compatibility filter.

Електронне керування та керування замиканням на перемикачі (MOSFET) дозволяють паралельно підключати два підвищувальні DC/DC перетворювачі. Причина паралельного підключення перетворювачів полягає у підвищенні ефективності процесу перетворення енергії. Це означає, що загальні втрати потужності на головних вимикачах становлять половину втрат потужності на головному вимикачі перетворювача. Було доведено, що DC-DC перетворювачі, що працюють паралельно, мають іншу динаміку, ніж одиночний перетворювач. У цій статті дослідження засноване на системі двох підвищувальних перетворювачів, що працюють паралельно при управлінні по струму. Хоча два перетворювачі, що працюють паралельно, підвищують ККД системи, але при неправильному виборі параметрів управління система стає нестійкою і починає вагатися. Метою даної роботи є представлення аналізу високочастотних електромагнітних перешкод, викликаних перемиканням силових ключів у підвищувальних статичних DC/DC перетворювачах, встановлених паралельно за наявності кабелів. Ми вивчимо покращення показників електромагнітної сумісності, яке може бути викликане вибором статичних перетворювачів для промислового використання. Методи. Для дослідження шляху струмів у синфазному та диференціальному режимах вдалося експериментально оцінити вплив електромагнітної сумісності у синфазному та диференціальному режимах двох підвищувальних перетворювачів, включених паралельно в електричний ланцюг при з’єднанні з джерелом через друковану плату з’єднання між джерелом та навантаженням, використовуючи два основних методи, а саме прогнозування кондуктивних електромагнітних перешкод, тимчасове моделювання та частотне моделювання. Результати. Усі отримані результати підтверджені експериментальними вимірюваннями, проведеними у Djillali Liabes University Sidi-Bel-Abbes у Laboratory of Applications of Plasma, Electrostatics and Electromagnetic Compatibility (APELEC). Експериментальні результати, отримані в синфазному та диференціальному режимах на низьких, середніх та високих частотах, порівнюються з паралельним форсованим тестом з фільтром електромагнітної сумісності та без нього.