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Stand und Schwierigkeiten bei der EMV-Normung von Systemen zur drahtlosen Energieübertragung

Der oben aufgeführte Aspekt (2) spiegelt eine Situation wider, dass die Verbindung zwischen dem Ausgang der Leistungselektronik, in der der hochfrequente Strom zur Speisung der Primärspule erzeugt wird, elektrisch relativ lang ist, so dass sie als signifikante Strahlungsquelle wirkt. Zwangsläufig stellt sich auch hier die Frage nach möglicherweise notwendigen Grenzwerten, um die mit diesem Aspekt verbundene Beeinflussungssituation zu erfassen.
Eine Möglichkeit für Grenzwerte wäre, solche für die leitungsgebundenen Störgrößen auf dieser Verbindung einzuführen. Damit Messungen einigermaßen zuverlässig und reproduzierbar sind, müsste dazu aber auch ein Messaufbau und eine Netznachbildung spezifiziert werden. Untersuchungen haben allerdings gezeigt, dass gerade die Thematik der Netznachbildung sehr schwierig zu lösen ist, da die am Ausgang der Leistungselektronik angeschlossene Schaltung sehr empfindlich gegenüber jeglichen parasitären Impedanzen reagiert, wie sie eben von einer Netznachbildung dargestellt werden. Solche parasitären Impedanzen verstimmen das Resonanzverhalten dieses Lastkreises und damit wäre eine optimale Funktion des Systems bei Messzwecken nicht mehr gegeben und damit wäre nicht die reale Betriebsweise erfasst.
Ein alternativer Ansatz würde in der Durchführung von strahlungsgeführten Messungen bestehen. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt wird ein Messaufbau für die Messung elektrischer Felder im Frequenzbereich von 150 kHz bis 30 MHz diskutiert.
Bezüglich des oben aufgeführten Aspekts (3) sei zu erwähnen, dass bereits die aktuelle Version der Norm CISPR 11 wie auch deren Vorgänger die Messung der magnetischen Felder im Frequenzbereich von 150 kHz bis 30 MHz spezifiziert und Grenzwerte enthält. Diese Grenzwerte wurden vor einigen Jahrzehnten schon abgeleitet und gelten ganz allgemein für Betriebsmittel der Gruppe 2, also für solche Geräte, die absichtlich elektromagnetische Felder für bestimmte Funktionen erzeugen. Damit gelten sie grundsätzlich für alle Betriebsmittel dieser Art, unabhängig von den einzelnen Technologien oder Funktionsprinzipien, und damit auch für die Komponenten, die im System der drahtlosen Energieübertragung verwendet werden.
Allerdings muss in diesem Zusammenhang erwähnt werden, dass bei der Ableitung der Grenzwerte für Gruppe 2 Geräte davon ausgegangen wurde, dass diese eher relativ selten – im Vergleich zu Massenprodukten der Gruppe 1 Geräte – betrieben werden. Da in CISPR Publikationen die Grenzwerte auf statistischer Basis abgeleitet werden, führte dies dazu, dass Geräte der Gruppe 2 erleichterte Grenzwerte im Vergleich zu denen der Gruppe 1 zu erfüllen haben: Geräte mit geringerer Einsatzdichte werden erleichterte Grenzwerte zugestanden, da sie trotz eben dieser erleichterten Grenzwerte auf Grund ihres geringen Verbreitungsgrades ein eher niedrigeres Störpotential besitzen.
Allerdings lassen die Prognosen zur Verwendung von drahtlosen Energieübertragungssystemen erwarten, dass ihre Verbreitung im Vergleich zu den „klassischen“ Gruppe 2 Anwendungen deutlich größer ist, im Idealfall ein System pro Haushalt. Damit dürfte die statistische Grundlage, auf deren Basis die Gruppe 2 Grenzwerte vor langer Zeit abgeleitet wurden, nicht mehr korrekt sein, und es sind möglicherweise Anpassungen an den Grenzwerten vorzunehmen; ob tatsächlich Anpassungen notwendig sein werden und wie groß diese ausfallen werden, ist allerdings nicht nur eine Frage des zunehmenden Einsatzes von drahtlosen Energieübertragungssystemen. Denn auf der anderen Seite nimmt ja auch die Nutzung von Rundfunkdiensten, beispielsweise im Langwellenbereich, deutlich ab, so dass auch von dieser Seite die Möglichkeit unzulässiger Beeinflussungen erst gar nicht sichtbar wird. Nichtsdestotrotz werden solche angepassten Grenzwerte derzeit in CISPR B auf der Basis des in der Publikation CISPR TR 16-4-4 [3] beschriebenen Störmodells erarbeitet.
Ein Vorschlag für Grenzwerte für abgestrahlte magnetische Feldstärken im Frequenzbereich von 9 kHz bis 150 kHz, der auf der Basis des in CISPR TR 16-4-4 beschriebenen Störmodells abgeleitet wurde, ist in Bild 2 grafisch dargestellt. Diese Ableitung führt zu einer theoretischen Grenzwertlinie, die bei 150 kHz mit einem Wert von 15 dBµA/m startet und bei 30 MHz mit einem Wert von -22 dBµA/m endet. In der Praxis ergeben sich jedoch auf Grund des erzielbaren Signal-zu-Rausch Verhältnisses Anpassungen im Frequenzbereich oberhalb von etwa 5,5 MHz. Deshalb wird hier für den Grenzwert die mit Option 1 bezeichnete Linie angesetzt.

Bild 2 – Vorgeschlagene Grenzwerte für die magnetische Feldstärke im Frequenzbereich von 9 kHz bis 150 kHz, oberhalb von etwa 5,5 MHz wird die mit ‚Option 1‘ bezeichnete Linie vorgeschlagen

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