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Proyecto fin de carrera Ingeniería Técnica Industrial Electrónica SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA ENCIMERAS DE COCCIÓN POR INDUCCIÓN Autor: José Carlos Algárate Casorrán B/S/H Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones Universidad de Zaragoza Centro de Competencia de Inducción Laboratorio – EMC (PH/EWK-ILE) BSH-Electrodomésticos España, S.A. Directora del proyecto: Aranzazu Otín Dra. en Ingeniería Electrónica Director de proyecto: Diego Cuartielles Ingeniero Industrial Zaragoza, Febrero 2011 Dedicado a mi familia y a Patricia por todo su apoyo. Agradecimientos: Deseo expresar mi gratitud a todas las personas que me han ayudado en la realización de este proyecto y que lo han hecho posible gracias a su apoyo e interés. En primer lugar agradecer a mis directores de proyecto: a Diego Cuartielles por su excelente labor en la dirección del proyecto, por los valiosos consejos y su dedicación en el desarrollo del proyecto, y a Arancha Otín por sus incontables revisiones de proyecto y por todos los consejos y ayuda prestados para la elaboración de este proyecto. También quisiera agradecer de forma especial a José Paricio por ofrecerme su experiencia, interés y ayuda en todo momento. De igual forma agradecer a todo los integrantes del Laboratorio de Inducción por su compañerismo y ayuda desinteresada. Por último agradecer también a Alfonso Lorente y a Beatriz Palacios por la confianza depositada al darme la posibilidad de realizar este proyecto en B/S/H. A todos ellos, Gracias. CARACTERIZACIÓN DEL FILTRO DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA DE LA COCINA DE INDUCCIÓN ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................3 1.1 MERCADO ACTUAL DEL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN ..................................4 1.2 FUNDAMENTOS FÍSICOS DEL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN .........................5 1.3 FILTRO DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC) ....................................6 1.4 MOTIVACIÓN.........................................................................................................................7 1.5 OBJETIVO................................................................................................................................7 1.6 ALCANCE................................................................................................................................7 2. ESTUDIO TEÓRICO...................................................................................9 2.1 FILTRO DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA.................................................9 2.2 EMI Y EMS ............................................................................................................................10 2.3 DIRECTIVAS, NORMATIVAS Y ENSAYOS......................................................................12 2.4 FILTRO Y EL ENSAYO DE CONDUCIDAS.......................................................................15 2.5 EL FILTRO DE EMC EN IH5................................................................................................20 2.5.1. Emplazamiento..................................................................................................................................21 2.5.2. Funciones...........................................................................................................................................21 2.5.3. Componentes .....................................................................................................................................21 2.6 FIGURAS DE MÉRITO .........................................................................................................25 3. METODOLOGÍA .......................................................................................27 3.1 EFICACIA ..............................................................................................................................27 3.1.1. Instrumentos de medida.....................................................................................................................27 3.1.2. Método de medida .............................................................................................................................31 3.1.3. Tratamiento de datos..........................................................................................................................38 3.2 COSTE ....................................................................................................................................45 3.3 ESPACIO ................................................................................................................................46 4. RESULTADOS...........................................................................................47 4.1 IH5 (B/S/H).............................................................................................................................48 4.1.1. Circuito..............................................................................................................................................48 4.1.2. Componentes .....................................................................................................................................49 4.1.3. Resultados..........................................................................................................................................50 4.2 JAEGER – IH5 (B/S/H) ..........................................................................................................51 4.2.1. Circuito..............................................................................................................................................52 4.2.2. Componentes .....................................................................................................................................52 4.2.3. Resultados: ........................................................................................................................................53 4.2.4. Comparación......................................................................................................................................54 4.3 COPRECI – IH5 (B/S/H) ........................................................................................................56 4.3.1. Circuito..............................................................................................................................................57 4.3.2. Componentes .....................................................................................................................................57 4.3.3. Resultados..........................................................................................................................................58 4.3.4. Comparación......................................................................................................................................59 4.4 COMPUTIME – IH5 (B/S/H) .................................................................................................61 4.4.1. Circuito..............................................................................................................................................62 4.4.2. Componentes .....................................................................................................................................62 4.4.3. Resultados..........................................................................................................................................63 4.4.4. Resultados..........................................................................................................................................64 4.5 EGO – IH5 (B/S/H).................................................................................................................66 4.5.1. Circuito..............................................................................................................................................67 4.5.2. Componentes .....................................................................................................................................67 4.5.3. Resultados..........................................................................................................................................68 4.5.4. Comparación......................................................................................................................................69 4.6 WHIRPOOL............................................................................................................................71 4.6.1. Circuito..............................................................................................................................................72 4.6.2. Componentes .....................................................................................................................................72 4.6.3. Resultados..........................................................................................................................................73 4.6.4. Comparación......................................................................................................................................74 4.7 RESUMEN DE RESULTADOS.............................................................................................76 5. CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS .................................................77 5.1 CONCLUSIONES...................................................................................................................77 5.2 LÍNEAS FUTURAS................................................................................................................79 ANEXOS....................................................................................................................81 ANEXO A. PROGRAMA DE TRATAMIENTO DE SEÑAL EN MATLAB.........83 A.1 INICIO ....................................................................................................................................83 A.2 UN FILTRO POR GRÁFICA.................................................................................................86 A.3 COMPARACIÓN FILTROS ..................................................................................................93 ANEXO B. INFORMACIÓN TÉCNICA DEL EQUIPAMIENTO UTILIZADO105 B.1 ANALIZADOR DE ESPECTRO..........................................................................................106 B.2 LISN......................................................................................................................................122 B.3 PROTECTOR DE TRNSITORIOS ......................................................................................123 ANEXO C. TECNOLOGÍAS UTILIZADAS .......................................................125 C.1 IH5.........................................................................................................................................125 C.2 COPRECI..............................................................................................................................126 C.3 EGO.......................................................................................................................................127 C.4 JAEGER................................................................................................................................128 C.5 COMPUTIME.......................................................................................................................129 C.6 WHIRPOOL..........................................................................................................................130 ANEXO D. DIRECTIVA DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA... 131 ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................... 147 ÍNDICE DE GRÁFICAS......................................................................................... 151 ÍNDICE DE TABLAS..............................................................................................153 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................... 155 SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 6 - Capítulo 1. Introducción Figura 1.4: Estructura básica del módulo de potencia y el sistema inductor-recipiente [ 2 ] En la Figura 1.4 se muestra el esquema básico del modulo de potencia alimentando al conjunto inductor recipiente. 1.3 FILTRO DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC) En el módulo de potencia se encuentra una parte esencial de la cocina que permite la comercialización del producto, el filtro de compatibilidad electromagnética. La función de este elemento consiste en la capacidad de la cocina de inducción de trabajar satisfactoriamente dentro de un entorno electromagnético sin introducir perturbaciones intolerables a ningún otro sistema o equipo. Por ello el estudio sobre filtros se divide en dos ramas, inmunidad y emisión. Figura 1.5: Inmunidad y Emisión [ 3 ] SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 1. Introducción - 7 - 1.4 MOTIVACIÓN En la actualidad se comercializan distintas tecnologías para las cocinas de inducción. Todas ellas utilizan componentes de filtrado electromagnético del mismo tipo, pero con resaltables diferencias en los modelos, los tamaños y las cantidades de cada uno de los componentes. Estos factores promueven el análisis y estudio de las distintas prestaciones que nos ofrece cada tecnología para de esta forma, poder valorar la situación tecnológica del filtro de EMC utilizada en B/S/H con respecto a sus competidores en el mercado. 1.5 OBJETIVO El objetivo de ese proyecto consiste en poder realizar el análisis y la comparación entre los distintos filtros de compatibilidad electromagnética de las principales tecnologías que se encuentran en el mercado, para determinar la bondad de cada filtro. Una vez analizadas y comparadas y según los resultados obtenidos, se propondrían posibles mejoras a estudiar para la aplicación en la tecnología de B/S/H. 1.6 ALCANCE  Debido al gran espectro de temas que abarca la compatibilidad electromagnética, este proyecto cuenta con una primera fase de decisiones en la que se limitan los campos que se van a tratar.  Se estudiarán las funciones del filtro de red en la cocina de inducción.  Se describirán los componentes característicos que los componen.  Se definirán las figuras de mérito más adecuadas para realizar las comparaciones entre tecnologías.  Una vez decididas las figuras de mérito, se propondrá un procedimiento tanto para las técnicas de medida como para los ensayos.  Se desarrollarán los métodos de caracterización, que describan el efecto del filtro en cada cocina.  Se definirán las técnicas de medida.  Se buscarán y elegirán las tecnologías más interesantes para el estudio. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 8 - Capítulo 1. Introducción  Se realizaran medidas de las cocinas, que permitan la caracterización de los filtros en base a las figuras de mérito anteriormente definidas.  Se analizarán los resultados y se obtendrán conclusiones. Se realiza una planificación del trabajo a realizar tanto para las prácticas como para el desarrollo del proyecto para los siguientes 9 meses. Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero ¿Qué es la EMC? Principios básicos de la EMC Funcionamiento de las cocina de inducción Directivas y Normas FASE DE APRENDIZAJE Ensayos normalizados Caracterización de filtros EMC Desarrollo del programa en Matlab FASE DE DESARROLLO Análisis de los componentes Realización de los ensayos Aplicación del método desarrollado Análisis de resultados FASE DE EJECUCIÓN Conclusiones y finalización de la memoria Realización de ensayos OTRAS TAREAS Trabajos varios Figura 1.6: Planning SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 2. Estudio Teórico - 9 - 2. ESTUDIO TEÓRICO En este capítulo de la memoria se describen las funciones de un filtro de compatibilidad electromagnética para poder determinar las características que más lo definen. Una vez analizadas estas funciones, se procederá al desarrollo de técnicas que nos sirvan para el estudio y caracterización de los filtros. Definidos los ensayos, se elegirán las principales tecnologías del mercado para la realización de las medidas experimentales, y con la información recopilada se podrán sacar conclusiones mediante la comparación de dichos resultados. 2.1 FILTRO DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA Las interferencias electromagnéticas se pueden definir como señales de tipo electromagnético que perturban no intencionadamente el funcionamiento normal de un sistema eléctrico o electrónico, afectando a las magnitudes eléctricas o magnéticas (tensión, corriente o campo magnético) de sus circuitos. [ 4 ] La EMC (Compatibilidad Electromagnética) de un equipo eléctrico o electrónico representa su capacidad para trabajar en un entorno electromagnético sin generar perturbaciones que puedan interferir en otros equipos, así como su aptitud para soportar interferencias que puedan producir otros equipos electrónicos. Por tanto, la EMC se divide en dos ramas principales: la Interferencia Electromagnética (EMI) y la Susceptibilidad Electromagnética (EMS). La EMI de un equipo mide la cantidad de interferencia que éste es capaz de generar y que potencialmente puede afectar a otros equipos. La EMS mide la cantidad de interferencia que un equipo es capaz de recibir sin alterar su funcionamiento. Los filtros que se utilizan en las cocinas de inducción, denominados filtros de red, van colocados en la entrada de los cables de alimentación del equipo. Su objetivo principal es minimizar o evitar por completo las interferencias electromagnéticas que la propia cocina envía hacia la red y las que la red, por culpa de otros sistemas, envía hacia nuestro sistema. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 10 - Capítulo 2. Estudio Teórico Figura 2.1: Efecto del filtro de red [ 5 ] 2.2 EMI Y EMS Anteriormente, la mayoría de los aparatos utilizados en las instalaciones eléctricas eran cargas lineales (cargas resistivas, lámparas de filamento, etc.), que generaban ninguna o pocas interferencias. Sin embargo, en la actualidad muchas de las cargas utilizadas son no-lineales (motores de corriente alterna accionados por inversores, lámparas de descarga, lámparas de bajo consumo, etc.) y estos dispositivos producen un ruido que puede propagarse por toda la red [ 6 ]. Como ya se ha comentado, dependiendo de si las interferencias electromagnéticas son generadas por nuestro equipo o si por el contrario dichas interferencias afectan a nuestro sistema, se puede hablar sobre EMI o EMS. Figura 2.2: EMC [ 7 ] SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 2. Estudio Teórico - 11 - La interferencia EMI se basa en el estudio de la problemática general de generación, propagación, influencia sobre otros circuitos y medidas de corrección de las interferencias electromagnéticas. Para el estudio de los distintos tipos, orígenes, medios de propagación e influencias que las interferencias pueden ejercer sobre otros circuitos distintos a los que la generan, el problema se divide en tres partes:  Origen, fuente o generador de las interferencias.  Medios de propagación o caminos de acoplamiento.  Receptores de las interferencias. Figura 2.3: Partes del Fenómeno de Interferencia Electromagnética Para poder eliminar un problema de EMI se pueden utilizar tres métodos: eliminarlas de la fuente, insensibilizar el receptor o disminuir la energía transmitida a través del canal de acoplamiento. Las interferencias, si se clasifican según el medio de propagación, pueden ser: conducidas, cuando el medio de propagación es un conductor eléctrico (cables de alimentación o de señal, cables de protección, pantallas, chasis metálicos, etc.), o radiadas, cuando la propagación se efectúa a través de campos electrostáticos o electromagnéticos. [ 4 ] Figura 2.4: Modos de acoplo[ 8 ] SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 12 - Capítulo 2. Estudio Teórico Para poder garantizar que los equipos no emiten suficiente EMI como para interferir en otros, se han elaborado distintas normativas por dos motivos principalmente, primero para la catalogación del equipo a estudiar, y segundo, para crear unos límites máximos aceptables de emisión para cada tipo de equipo. Sobre dichas normas tratará el apartado 3.3 de este capítulo. La EMS es la capacidad que tiene un equipo de trabajar en un entorno sin ser interferido por otros. A esa capacidad se le llama Inmunidad y cuanto mayor sea, más difícil es que cualquier tipo de interferencia, ya sea artificial o natural, perturbe el correcto funcionamiento de dicho equipo. La susceptibilidad de los equipos se derivan en los tres bloques fundamentales que lo integran: componentes y dispositivos electrónicos; placas de circuito impreso, cableado y alimentaciones; medios mecánicos de soporte (racks, chasis o armarios). Los elementos propiamente susceptibles son los componentes electrónicos, mientras que el resto actúan como origen, medio de captación o propagación de las perturbaciones. Las normativas marcan los niveles mínimos de interferencias bajo las cuales los equipos deben trabajar correctamente. 2.3 DIRECTIVAS, NORMATIVAS Y ENSAYOS En la actualidad, para poder lanzar al mercado un producto debe cumplir con todas las directivas que le atañen. Las tres directivas que afectan a las cocinas de inducción son: la de Compatibilidad Electromagnética 2004/108/EC [ 9 ] , Baja Tensión 2006/98/EC [ 10 ] y la de Ecodiseño 1275/2008 [ 11 ] . Una vez que el fabricante cumple con las directivas puede utilizar el Marcado CE, que garantiza el libre mercado en toda la Comunidad Europea. Figura 2.5: Marcado CE [ 9 ] SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 2. Estudio Teórico - 13 - En la Directiva de Compatibilidad Electromagnética (ANEXO D), se fijan unos objetivos generales que garantizan que las perturbaciones electromagnéticas quedan limitadas a un nivel aceptable y que los equipos funcionen con el fin para el que son previstos. Esto incluye un nivel de protección frente a las perturbaciones electromagnéticas previsibles, que permita al equipo funcionar sin una degradación inaceptable en su uso. Esta directiva se aplica a todos los aparatos eléctricos o electrónicos y a los equipos e instalaciones que tengan componentes eléctricos o electrónicos que puedan crear perturbaciones electromagnéticas, o cuyo funcionamiento pueda verse afectado por dichas perturbaciones. En la Figura 2.6 se observan las tres directivas y las secciones en las que se divide cada una de ellas. Se puede apreciar un nuevo término, la EMF. La EMF (electromagnetic fields) regula el efecto de los campos electromagnéticos de los equipos sobre los cuerpos humanos. Como se observa en la figura la EMF forma parte de la directiva de seguridad y se encuentra muy ligada a la de inmunidad. Esto se debe a que basan sus ensayos a las mismas normativas, con la única diferencia de los límites máximos que permite cada una, y el criterio de aceptación para dichos ensayos, siendo más restrictiva la de seguridad. COCINAS DE INDUCCIÓN EMC BAJA TENSIÓN ECODISEÑO EMISIÓN (EMI) INMUNIDAD (EMS) SEGURIDAD EMF - Campo Cercano - Descargas Electroestáticas - Radiadas - Ráfagas - Impulsos (ondas de choque) - Corrientes inyectadas - Microcortes y fluctuaciones de red - Conducidas - Antena triple lazo - Radiadas - Flicker - Armónicos Figura 2.6: Directivas aplicadas a las cocinas de inducción SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 14 - Capítulo 2. Estudio Teórico Para poder cumplir con las directivas, los organismos europeos de normalización elaboran normas europeas armonizadas basándose en los requisitos esenciales. Dichas normas, que no son de obligatorio cumplimiento, se publican en el Diario Oficial de la Comunidad Europea 2005/C 246/01 [ 12 ] . El cumplimiento de las normas no es obligatorio, por lo que los fabricantes son libres de elegir cualquier otra solución técnica que provea la conformidad con los requisitos esenciales de las directivas. A continuación se muestra un esquema con la relación de normas de compatibilidad electromagnética que afectan a las cocinas de inducción y el ensayo al que hacen referencia. En dichas normas se redactan los límites permitidos, el equipo necesario y el método a seguir para llevar a cabo dichos ensayos. EMISIÓN INMUNIDAD CISPR 11 CISPR 14-2 Conducidas Antena triple lazo Radiadas Flicker Harmónicos CISPR 11 Ed.5 CISPR 11 Ed.5 <16 A__EN 61000-3-3 >16 - <75 A__EN 61000-3-11 <16 A__EN 61000-3-2 >16 - <75 A__EN 61000-3-12 Descarga elctroestática Radiadas Ráfagas Impulsos (ondas de choque) Corrientes Inyectadas IEC 61000-4-6 IEC 61000-4-5 IEC 61000-4-4 IEC 61000-4-3 IEC 61000-4-2 Microcortes y fluctuaciones de red IEC 61000-4-11 CISPR 11 Ed.5 Figura 2.7: Resumen Ensayos-Normas SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 2. Estudio Teórico - 15 - 2.4 FILTRO Y EL ENSAYO DE CONDUCIDAS Se podría pensar, que una vez realizados los productos, se acomete el problema de la EMC, pero este método conllevaría un sobrecoste en los filtros innecesario. Según uno de los libros más prestigiosos sobre EMC [ 3 ] el coste de las técnicas utilizadas aumentan, cuanto más se tarde en aplicarlas en la construcción del producto. Figura 2.8: Relación entre el momento de aplicar técnicas reductoras de EMI y el coste [ 3 ] El método adecuado es diseñar desde un principio teniendo en cuenta la EMC. En la actualidad existen multitud de estudios sobre métodos para reducir emisiones o aumentar la inmunidad desde el punto de vista de la construcción. Algún ejemplo es el ruteado de placas PCB [ 13 ] , en este tipo de estudios se investiga las formas más apropiadas de conexionar los componentes, la organización que deben tener las pistas para no crear bucles que actúen de antenas para el ruido, el modo de filtrar las alimentaciones etc. Otros estudios se basan en el desarrollo mediante la programación en el que continuamente se desarrollan nuevos software que consiguen un funcionamiento del equipo menos dañino para su entorno. También existen estudios sobre el conexionado de elementos de potencia . En definitiva, los métodos de reducción de interferencias y aumento de inmunidad están en continuo desarrollo realizándose nuevos estudios de investigación continuamente. Por todo lo explicado en el párrafo anterior se entiende que el filtro de EMC es un engranaje más en una multitud de acciones para el correcto funcionamiento de un aparato eléctrico o electrónico, así como para cumplir con las directrices de la directiva. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 22 - Capítulo 2. Estudio Teórico  Choque Modo Común El choque modo común es un transformador de banda ancha bobinado de forma bifilar (dos arrollamientos en sentidos opuestos) que permite la circulación de corrientes iguales y opuestas a través de sus devanados, mientras suprime las corrientes desiguales y del mismo sentido. A causa del devanado bifilar, no se genera flujo magnético neto en el choque para corrientes simétricas, por lo que no encuentran inductancia. Para corrientes de modo común (asimétricas y del mismo sentido), el choque inductivo actúa como una inductancia y atenúa dichas corrientes [ 4 ]. Figura 2.15: Choque modo común Figura 2.16: Choque modo común IH5  Choque Modo Diferencial A diferencia de los choques modo común, el diferencial lleva dos bobinados arrollados en el mismo sentido. De esta forma, al contrario que el de modo común, el choque presentara inductancia para las corrientes simétricas y de sentido opuesto. Figura 2.17: Choque modo diferencial Figura 2.18: Choque modo diferencial IH5 SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 2. Estudio Teórico - 23 - Para la elección de los choques a utilizar se deben tener en cuenta varios parámetros que definirán el comportamiento en el rango de frecuencias en las que trabajarán. La inductancia es la característica principal de estos componentes y a su vez depende de otros parámetros: el número de vueltas, el grosor del cobre, la permeabilidad del núcleo (que a su vez depende del material del que está hecho, del tamaño y la forma). Para un núcleo fijo, cuanta mayor inductancia posea el choque mayor será la atenuación de las interferencias, pero por contrapartida, también aumentan las pérdidas producidas en el cobre bajando de esta forma el rendimiento de la cocina. Este problema puede disminuir mejorando las características del núcleo, normalmente a un precio considerablemente mayor y haciendo así que sean necesarias menos vueltas de cobre para obtener la misma inductancia.  Condensadores X Los condensadores tipo X se colocan entre fase y neutro. Su objetivo es filtrar ruido en modo diferencial. A bajas frecuencias se comportan como un circuito abierto y a partir de cierta frecuencia comienzan a comportarse como un circuito cerrado por el que circula el ruido. Su principal función se centra en filtrar o atenuar la frecuencia de conmutación y sus primeros armónicos. Figura 2.19: Efecto condensadores X [ 20 ] Figura 2.20: Condensadores X en IH5 SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 24 - Capítulo 2. Estudio Teórico  Condensadores Y Los condensadores tipo Y se conectan entre las líneas y la referencia (Fase- Referencia, Neutro-Referencia). Estos condensadores ayudan a filtrar el ruido en modo común. Su mayor radio de acción se basa en las altas frecuencias en las que actúa como un cortocircuito, de esta forma, habilita un camino de menor impedancia que la carga y así no se transmite por ella. Figura 2.21: Efecto condensadores Y [ 20 ] Figura 2.22: Condensadores Y en IH5 Los valores de capacidad de los condensadores, tanto X como Y, no varían mucho de una tecnología a otra debido a que todos deben trabajar en el mismo rango frecuencial y a que el tamaño de los condensadores viene limitado por el tamaño de la cocina, sobre todo en lo que altura se refiere. Además, un valor alto de capacidad significa una frecuencia de resonancia menor, por lo que el condensador pasaría a comportarse como una inductancia a una frecuencia menor. Para disminuir este efecto se utilizan valores de capacidad menores colocados en paralelo. La máxima frecuencia a la que el filtro funciona correctamente viene limitada por los parámetros no ideales de los componentes. Los choques, por ejemplo, presentan una capacidad parásita entre las espiras que componen las vueltas, que al rebasar una frecuencia característica del propio choque, producirán que deje de comportarse como una inductancia para hacerlo como una capacidad. A los condensadores les sucede el proceso contrario, a partir de una determinada frecuencia dejan de trabajar como condensadores para comportarse como inductancias, debido a los elementos no ideales que poseen. Se puede mejorar el comportamiento del filtro con componentes más ideales pero siempre teniendo en cuenta que cuanto más se acerquen a un comportamiento ideal, más se encarecerá el producto. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 2. Estudio Teórico - 25 - 2.6 FIGURAS DE MÉRITO Una vez entendidas las funciones del filtro resulta conveniente definir figuras de mérito con el objeto de poder analizar y comparar los diferentes filtros utilizados en el mercado. Para ello cabe resaltar la enorme dificultad de poder caracterizar la bondad de un filtro, ya que cada uno ha sido elaborado para una cocina de inducción diferente y conlleva un estado inicial de emisión completamente distinto. Este problema se podría solucionar en el caso de que todas las tecnologías elaboraran un filtro que estuviera totalmente aislado del resto de la tecnología que compone la cocina. Siendo así, se podría aislar el filtro y utilizarlo en otra cocina patrón para tener siempre la misma referencia de emisión en las medidas. Desgraciadamente esta idea no se puede llevar a cabo, ya que algunas tecnologías no siguen este esquema y tienen una parte, o todo el filtro, unido e incluso mezclado con el resto de la tecnología. Por todo esto es necesario desarrollar un proceso de comparación relativa, en el que se podrá valorar la bondad de cada filtro según las siguientes figuras de mérito.  EFICACIA En primer lugar se estudiará la eficacia de cada filtro en su propia tecnología. Con este parámetro se pretende conocer de forma cualitativa, qué filtro atenúa más y por lo tanto cuál es más eficaz aplicado a su situación concreta. Esta es la característica más importante del filtro puesto que el objetivo final del filtro es atenuar.  ESPACIO Se tendrá en cuenta el espacio ocupado por todos los componentes del filtro, ya que es un condicionante en la disposición del interior de la cocina. Cuanto más pequeño resulta el filtro mayor aprovechamiento del espacio, sobre todo teniendo en cuenta las restricciones en altura que poseen las cocinas de inducción.  COSTE Resaltar la importancia de este parámetro, puesto que cualquier fabricante puede conseguir el mejor filtro, en lo que a atenuación se refiere, utilizando los mejores componentes del mercado, pero con un gran déficit en el coste. Por este motivo también se valorará el precio aproximado del filtro. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 26 - Capítulo 2. Estudio Teórico Como ya se ha comentado anteriormente, la eficacia indica el nivel de atenuación que ejerce el filtro y por ello es una característica muy relevante, sin embargo no habrá que perder de vista el coste que ello supone. En caso de niveles parecidos de atenuación se considerará muy positivamente el menor coste del filtro. Un menor espacio ocupado supondrá un plus en la valoración pero no resultará tan determinante como pueden serlo las otras dos figuras de mérito. Una vez reunidos estas tres figuras de mérito de un filtro, se concluirá haciendo una valoración global del filtro. De esta forma se procederá a comparar tecnologías. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 3. Metodología - 27 - 3. METODOLOGÍA Una vez definidas las figuras de mérito, se procede en este capítulo a explicar los procedimientos para realizar las medidas necesarias para cada figura de mérito. En el caso de la eficacia, los métodos de medida y los tratamientos de datos que se han desarrollado para poder caracterizar los distintos filtros en estudio. Para ello se expondrán las características más importantes del equipamiento que posee el laboratorio de EMC del centro de competencia de inducción de B/S/H, y se explicará el procedimiento seguido para la elección final del método de medida. Una vez obtenidos los datos se buscarán distintas vías de tratamiento de los mismos y finalmente, se propondrá un método desarrollado con el programa Matlab, en el que el usuario tendrá múltiples opciones de visualización de los resultados. Para concluir el capítulo se explicarán las distintas consideraciones que se utilizarán para realizar las comparaciones de coste y tamaño. 3.1 EFICACIA 3.1.1. Instrumentos de medida Para poder explicar eficazmente el método utilizado para captar las medidas se hace indispensable hacer referencia a los distintos equipos utilizados y sus principales características.  Analizador de Espectro Debido a la rigidez de las normativas en el modo en el que se realiza el ensayo, los distintos aparatos que son necesarios para llevarlo a cabo son muy específicos. Existen varias empresas especializadas en la venta de dichos productos. El analizador de espectro es una herramienta capaz de representar las componentes espectrales de una determinada señal a partir de su transformada de Fourier. Esta representación en el dominio frecuencial permite visualizar parámetros de la señal que difícilmente podrían ser analizados si se trabajase en el dominio del tiempo por medio de un osciloscopio. Existe una gran variedad de analizadores en el mercado, de mayor o menor precisión, pero todos ellos utilizan la misma representación. En el eje de ordenadas se presenta el nivel de amplitud (en dBs) del contenido espectral de la SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 28 - Capítulo 3. Metodología señal y en el eje de abscisas se suele mostrar de forma logarítmica la frecuencia. Existen analizadores analógicos y digitales de espectro. Los analógicos utilizan uno o varios filtros paso banda variables (se ajusta el rango frecuencial) para captar el espectro de la señal. Los digitales, sin embargo, trabajan por medio de un proceso matemático que transforma la señal en sus componentes espectrales. Este proceso es el llamado FFT, las siglas en inglés de transformada rápida de Fourier (Fast Fourier Transform ) [ 21 ]. Dicho proceso, como se ha dicho anteriormente, es un algoritmo que permite calcular la transformada de Fourier, obteniendo así el espectro frecuencial de la señal, pero de una manera más eficiente en cuanto a tiempo. En B/S/H se dispone del siguiente analizador de espectro (más información en ANEXO A): Figura 3.1: Analizador de espectro ESPI 3 ESPI 3 de ROHDE & SCHWARZ [ 22 ] Tiene un ancho de banda de 9 kHz a 3 GHz, detectores de máximos, mínimos, picos, cuasi-picos, RMS y nivel medio. Es capaz de medir tanto en escala logarítmica como en temporal. Además el fabricante ofrece un software para poder controlar este aparato mediante un ordenador. Estos aparatos se pueden configurar acorde a la norma pertinente para realizar el ensayo (CISPR 16-1-1). En ella se indica que el ancho de banda con el que se hace el barrido en frecuencias para tomar los datos debe ser: - 200 Hz entre [9 kHz – 150 kHz] - 9 kHz entre [150 kHz – 30 MHz] SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 3. Metodología - 29 -  LISN La LISN, que son las siglas en inglés de Impedancia Estabilizadora de Red Eléctrica, es el aparato que simula una red eléctrica ideal y de esta forma se normaliza la impedancia que ve el equipo a medir en todo momento. En la Figura 3.2 se puede observar el circuito equivalente simplificado de la LISN y el comportamiento de su impedancia en un amplio rango de frecuencias. Figura 3.2: Gráfica impedancia de la LISN y circuito equivalente [ 23 ] Este aparato está concebido para poder realizar el ensayo de conducidas por lo que su banda frecuencial de trabajo es de 9 kHz a 30 MHz. En la norma CISPR 16-2-1, se encuentran los tipos de redes artificiales que se pueden utilizar y las clases que hay. La LISN que se dispone en el laboratorio es: Figura 3.3: LISN ESH2-Z5 ESH2-Z5 de ROHDE & SCHWARZ [ 24 ] SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 30 - Capítulo 3. Metodología Esta LISN es del tipo denominado V-Network, que mide tanto ruido en modo diferencial como en modo común. Su impedancia es: (50 µH + 5Ω)//50Ω. El uso de esta LISN evita que un posible ruido que exista en la red eléctrica distorsione la medida tomada, asegurando que el ruido medido sólo proviene del aparato que está bajo test (DUT), (más información en ANEXO A).  Protector de transitorios Para realizar la conexión entre la LISN y el analizador de espectros se utiliza un cable coaxial unido a un protector de transitorios. Con este dispositivo se protege el analizador de espectros de posibles daños debidos a algún transitorio que pueda generar la cocina, por ejemplo, en el arranque. Hay que tener en cuenta que al utilizar un dispositivo como éste, la medida se distorsiona. El fabricante proporciona el nivel de atenuación del protector por lo que, configurándolo en el analizador, finalmente se obtiene la medida original. Figura 3.4: Protector de transitorios ESH3-Z2 ESH3-Z2 de ROHDE & SCHWARZ [ 25 ] Este protector de transitorios produce una atenuación de 10 dBs en todo el espectro medido de la señal. Para evitar este problema el propio programa te proporciona la opción de indicarle dicha distorsión y así pueda modificar el resultado final de modo que no nos afecte, (más información en ANEXO B). SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 3. Metodología - 31 - 3.1.2. Método de medida Una vez conocidos los instrumentos de medida, queda por definir el método que se seguirá para realizar las medidas. El analizador de espectro capta los datos en el campo frecuencial. Para ello, como se ha indicado anteriormente, a la señal a medir le aplica la transformada rápida de Fourier (FFT) y obtiene todas las componentes frecuenciales y los armónicos que componen la señal. Figura 3.5: Dominio temporal – frecuencial [ 26 ] Una vez configurado el analizador en modo espectro, habrá que definir los parámetros que para realizar la medida. Mediante el software que proporciona el fabricante se pueden realizar todas las configuraciones desde el propio ordenador. Los parámetros más relevantes para captar los datos son: el ancho de banda, el tiempo por punto y el step. Para entender estos tres parámetros se va realizar una explicación de su funcionamiento, teniendo en cuenta que la visualización de los datos va a ser en el campo frecuencial. Para una correcta visualización la escala de las frecuencias será logarítmica. Por otro lado, el nivel de emisión viene definido por el analizador en decibelios por micro voltio (dBµV):  Primero se inicia la medida en la frecuencia inicial a la que se ha configurado el ensayo. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 38 - Capítulo 3. Metodología 3.1.3. Tratamiento de datos Una vez definida la forma de realizar la medida, se desarrolla un método para posibilitar el cálculo cualitativo de la eficacia de un filtro. Para ello se ha ideado un procedimiento basado en el ensayo de emisión de conducidas, en el que se comparará la emisión producida por la cocina tanto con filtro como sin él. El objetivo es conseguir una medida relativa de las pérdidas de inserción de cada filtro. En primer lugar se realizara una medida de la cocina a estudiar, tal y como se encuentra en los comercios y después se realizará otra medida evitando el efecto del filtro. Para ello, en caso de que el filtro esté completamente aislado del resto de tecnología, simplemente se procederá a la desconexión y aislamiento del mismo y si esta operación no es posible, se realizarán los puentes y extracciones necesarias para anular por completo su función y simular que la cocina no tiene filtro. Una vez obtenidas las dos medidas, con y sin filtro, lo ideal sería realizar la resta entre ambas y obtener así el efecto del filtro en su cocina. En la práctica se encuentra un problema cuyo origen reside en el funcionamiento de las cocinas de inducción. Cuando el usuario está utilizando un fuego de la cocina puede elegir la potencia final a la que quiere que trabaje. A este procedimiento se le llama “trabajar a potencia objetivo”, lo que implica que la potencia va a ser constante pero la frecuencia a la que conmutaran los IGBTs para dar dicha potencia no. Debido a las no linealidades de los componentes, interferencias dentro de la cocina o incluso el propio funcionamiento de cada una de ellas, la frecuencia principal a la que conmutan los transistores no es siempre constante, por lo que puede variar unos kHz por encima o por debajo. Este problema repercute a la hora de intentar restar las medidas anteriormente explicadas, ya que es improbable que en varias medidas repetitivas coincidan los puntos frecuenciales en los que se producen picos, por frecuencias de funcionamiento o por sus armónicos. Por ello resulta necesario un tratamiento de las medidas obtenidas para poder realizar una resta coherente. El tratamiento se ha desarrollado bajo el entorno de programación de Matlab. Los datos obtenidos van a pasar por varios filtros matemáticos con el objeto de realizar la resta entre las dos medidas de forma coherente. El primer filtro por el que pasarán los datos es el detector de picos, consiguiendo así una envolvente de las medidas con un ancho de banda a elegir por el usuario. Este ancho de banda se puede cambiar en los dos SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 3. Metodología - 39 - rangos en los que se han tomado las medidas, pudiendo utilizar dos anchos de banda distintos. Mediante este filtro se obtienen los valores de los puntos máximos y con el ancho de banda elegido limitamos la cantidad de puntos máximos que observaremos (cuanto mayor sea el ancho de banda, menos puntos obtendremos ya que por cada ventana de frecuencias solo se obtiene un máximo). Gráfica 3.3: Detector de picos máximos, ancho de banda = 9 kHz Gráfica 3.4: Detector de picos máximos, ancho de banda = 30 kHz/250 kHz Gráfica 3.1: Medida original Gráfica 3.2: Detección de picos máximos SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 40 - Capítulo 3. Metodología Una vez adquiridos los puntos máximos se pasa otro filtro, de forma que podamos visualizar una representación en barras, donde el ancho de las barras también será totalmente configurable por el usuario. El nivel alto de las barras se corresponde con los máximos adquiridos en el filtro anterior. Gráfica 3.5: Representación en barras, ancho de banda = 9 kHz Gráfica 3.6: Representación en barras, ancho de banda = 30 kHz/250 kHz Una vez obtenidos los datos de esta última gráfica se podrá realizar una resta coherente, ya que las divisiones frecuenciales corresponden perfectamente. Gráfica 3.7: Efecto de atenuación filtro IH5, ancho de banda 9 kHz Gráfica 3.8: Efecto de atenuación filtro IH5, ancho de banda = 40 kHz/250 kHz SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 3. Metodología - 41 - Mediante la posibilidad de la variación del ancho de banda se puede hacer corresponder, en la misma división frecuencial, los armónicos más importantes y, de esta forma, obtener una visualización más general del comportamiento del filtro. El programa desarrollado incorpora también otro sistema de visualización, en el que podemos incluir en una misma gráfica los resultados de dos filtros diferentes para poder compararlos. Gráfica 3.9: Comparación dos filtros A continuación se muestra un extracto del programa, en el que se encuentran las distintas variables que el usuario puede manipular para la visualización que desee en cada momento, (programa completo en ANEXO A). SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 42 - Capítulo 3. Metodología Figura 3.11: Programa para representación de filtros Mediante los diagramas de flujo que se encuentran a continuación se pretende dar una idea general del proceso que sigue el programa para la representación de las distintas gráficas. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 3. Metodología - 43 - PROGRAMA DE CARACTERIZACIÓN DE FILTROS ADQUISICIÓN DE DATOS ¿COMPARACIÓN FILTROS? ADQUISICIÓN DE DATOS FILTRO 1 NO ADQUISICIÓN DATOS FILTRO1 SI ADQUISICIÓN DATOS FILTRO2 ¿TIPO DE REPRESENTACIÓN? (Figura 4.10) REALIZAR GRÁFICAS: Filtro 1+Filtro 2 FIN GUARDAR GRÁFICAS ¿GUARDAR GRÁFICAS? SÍ NO ADQUISICIÓN DE DATOS FILTRO 2 ADQUISICIÓN DE DATOS FILTRO n ¿TIPO DE REPRESENTACIÓN? (Figura 4.10) REALIZAR GRÁFICAS: Filtro 1 FIN GUARDAR GRÁFICAS ¿GUARDAR GRÁFICAS? SÍ NO REALIZAR GRÁFICAS: Filtro 2 REALIZAR GRÁFICAS: Filtro n Figura 3.12: Diagrama de flujo del programa para la caracterización de filtros SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 44 - Capítulo 3. Metodología ¿TIPO DE REPRESENTACIÓN? PUNTOS MÁXIMOS ELSE REPRESENTACIÓN EN BARRAS If REPRESENTACIÓN EN BARRAS = 1 ELSE GRÁFICA RESTA (con_filtro-sin_filtro) If GRÁFICA RESTA = 1 If GRÁFICA ORIGEN = 1 If PUNTOS MÁXIMOS = 1 ELSE GRÁFICA ORIGEN (Analizador de espectro) REALIZAR GRÁFICA ELSE Figura 3.13: Representaciones a elegir del programa de caracterización de filtros A modo de resumen, cabe destacar la posibilidad de visualización de dos filtros en una misma gráfica para una rápida comparación, y que en cada gráfica se podrá elegir entre observar el efecto final del filtro (perdidas de inserción), las medidas originales del analizador, los puntos máximos, la representación en barras, o la combinación de todos o algunos de ellos. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 3. Metodología - 45 - 3.2 COSTE La segunda figura de mérito se trata de la comparación de costes de cada filtro. Se presentan diversos inconvenientes para realizar esta comparativa de forma adecuada. Uno de ellos se basa en la confidencialidad de la empresa, ya que por este motivo los precios de los distintos componentes que posee el filtro no son accesibles. Por otro lado tampoco servirían en demasía, ya que los costes para cada fabricante se deben a multitud de negociaciones con los proveedores, consiguiendo cada empresa un resultado distinto. Esto conlleva a que un mismo producto puede resultar con un coste distinto para distintas empresas. Otro de los condicionantes es la cantidad de unidades compradas, a los fabricantes que tengan un alto mercado de ventas y necesiten mayores cantidades de componentes les resultará más barato que para otros que produzcan menos. Por todo lo indicado en el párrafo anterior, se desarrollará un procedimiento de comparación con el que se obtendrán unos resultados cualitativos. Dicha comparación será relativa a la tecnología IH5 que es la utilizada por B/S/H Electrodomésticos. En una primera parte se dividirá el filtro según las partes que lo constituyen: condensadores X, condensadores Y, choques modo común y choques modo diferencial. El valor de estas partes para IH5 será la unidad y se calcularán los valores del resto de las tecnologías en función de los componentes utilizados y la relación con IH5. A continuación se muestra un ejemplo aclaratorio: IH5: capacidad condensadores X = 2.2 µ F valor: 1 Otra tecnología: capacidad condensadores X = 4.4 µ F valor: 2 Según este ejemplo, la tecnología desconocida tendría un coste doble respecto a la IH5. Una vez aplicado esta valoración a todas las secciones del filtro, se tomará un valor de coste del filtro global. Como resultado se obtendrá de forma orientativa el coste de cada tecnología en comparación con la utilizada en B/S/H. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 46 - Capítulo 3. Metodología 3.3 ESPACIO Ésta última figura de mérito se basará en el volumen ocupado por cada filtro en su propia cocina de inducción. Algunas tecnologías poseen una sola placa PCB que contiene los dos filtros diseñados para cada zona de cocción, izquierda y derecha. Sin embargo hay otras en las que los dos filtros se sitúan independientes el uno del otro. En ese caso, se medirá el volumen de uno de ellos y se multiplicará por dos. Figura 3.14: Dos filtros en un PCB Figura 3.15: Un filtro por cada PCB SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 4. Resultados - 47 - 4. RESULTADOS Una vez definidos los métodos a utilizar para realizar el benchmarking, en este capítulo se procederán a presentar las distintas tecnologías que van a analizar y los resultados obtenidos en su comparación. Para la presentación de cada tecnología se estudiará el circuito electrónico del filtro y después se analizará cada elemento individualmente. Terminado el estudio del filtro se procederá a la comparación de cada una de ellas con una tecnología que servirá de referencia. Dicha tecnología será la utilizada por la empresa B/S/H Electrodomésticos en la actualidad, incluida en la generación IH5. Para realizar la comparación se evaluarán los tres objetivos definidos como figuras de mérito: la eficacia (mediante los ensayos anteriormente definidos), el coste (mediante el análisis de los componentes) y el espacio (midiendo las tres dimensiones del filtro). Para la elección de las distintas tecnologías a comparar se ha utilizado la experiencia obtenida por los responsables del laboratorio de EMC del Centro de Competencia de Inducción de B/S/H, que han realizado durante los últimos 7 años estudios de benchmarking en muchas de las tecnologías existentes en el mercado. Han sido precisamente estos estudios los que han despertado el interés del tema tratado en este proyecto. Por un lado resulta especialmente interesante realizar un estudio más profundo en tecnologías como EGO o Computime, orientado especialmente hacia las diferencias en los componentes respecto a los utilizados por B/S/H. Por otro lado resulta interesante poder analizar en detalle tecnologías que llevan largo tiempo en el mercado, como por ejemplo Jaeger, Copreci o Whirpool. A modo de resumen se presentan las tecnologías a utilizar para el estudio y comparación, (ver ampliación en ANEXO A):  IH5 (propia de B/S/H)  Jaeger  Copreci  Computime  EGO  Whirpool SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 54 - Capítulo 4. Resultados 4.2.4. Comparación Mediante la comparación de los efectos de los dos filtros en una sola gráfica se puede observar que la tecnología IH5 tiene un comportamiento de atenuación mucho mayor que la de Jaeger, sobretodo en la banda de frecuencias de entre 100 kHz – 3MHz (el rango de mayor acción del filtro).Por ello, se podría decir que la acción del filtro IH5 es mejor que la del Jaeger. Gráfica 4.5: Pérdidas De inserción IH5 - Jaeger A continuación se mostrarán unas tablas que servirán para comparar los costes del filtro Jaeger respecto al de IH5: SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 4. Resultados - 55 - TECNOLOGÍAS CAPACIDAD X VALOR CX CAPACIDAD Y VALOR CY VALOR TOTAL CAPACIDADES IH5 2 x 2.2 µF 1.0 2 x 15 nF, 2 x 470 pF 1.0 2.0 Jaeger 1 x 2.2 µF, 1 x 1 µF 0.7 2 x 18 nF 1.2 1.9 Tabla 4.1: Comparativa costes capacidades IH5 – Jaeger TECNOLOGÍAS CHOQUES MODO COMÚN (MC) VOLUMEN COBRE mm^3 VALOR COBRE (MC) VOLÚMEN NÚCLEO VALOR NÚCLEO (MC) VALOR TOTAL (MC) IH5 1 2474.4 1.0 9844.3 1.0 2.0 Jaeger 2 4528.4 1.8 12266.7 1.2 3.1 Tabla 4.2: Comparativa costes choque modo común IH5 – Jaeger TECNOLOGÍAS CHOQUES MODO DIFERENCIAL (MD) VOLUMEN COBRE mm^3 VALOR COBRE (MD) VOLÚMEN NÚCLEO VALOR NÚCLEO (MD) VALOR TOTAL (MD) IH5 1 4475.6 1.0 13378.9 1.0 2.0 Jaeger 1 4733.1 1.1 4354.2 0.3 1.4 Tabla 4.3: Comparativa costes choque modo diferencial IH5 – Jaeger TECNOLOGÍAS VALOR FILTRO IH5 6.0 Jaeger 6.4 Tabla 4.4: Comparativa costes filtros IH5 - Jaeger Tras el estudio de costes realizado cabe destacar lo determinante que resulta el uso de dos choques modo común por la tecnología Jaeger. El incremento del coste debido a ello, que se puede observar en la Tabla 4.2, resulta determinante para superar el de IH5, aún cuando en el resto de componentes los costes son inferiores. Jaeger, mediante el uso de un núcleo poco robusto para el choque modo diferencial, reduce el coste considerablemente pero no lo suficiente para superar a IH5. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 56 - Capítulo 4. Resultados Por último las medidas del tamaño del filtro: TECNOLOGÍAS ¿Filtro único o doble? VOLÚMEN ocupado por el filtro (mm^3) IH5 2 417900 Jaeger 1 358875 Tabla 4.5: Comparativa tamaño IH5 - Jaeger El volumen global del filtro resulta inferior en Jaeger que en IH5 que opta por un filtro por cada lado de cocción de la cocina. Pero la gran diferencia de atenuación unida al menor coste del filtro compensa este último dato pudiendo decir que el filtro IH5, nos ofrece unas mejores prestaciones que el de Jaeger. 4.3 COPRECI – IH5 (B/S/H) Figura 4.5: Filtro Copreci Una de las características más relevantes de la tecnología Copreci es el uso de dos choques modo común similares. Cada uno de ellos es de un tamaño y un número de vueltas menor que los utilizados por IH5. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 4. Resultados - 57 - 4.3.1. Circuito CX 1 uF L N CM 2x15 vueltas DM 1x31 vueltas Varistor CX 1 uF CY 10 nF CY 10 nF R 1 Mohmio R 1 Mohmio CM 2x15 vueltas CY 10 nF CY 10 nF CX 1 uF CX 1 uF Relé Figura 4.6: Circuito filtro Copreci En el circuito del filtro Copreci se pueden observar dos resistencias utilizadas para la descarga de los condensadores cuando se desenchufa la cocina de la alimentación, y así evitar descargas accidentales hacia el usuario. Por contra, el uso de estas resistencias aumenta el consumo en stand-by de la cocina debido a las pequeñas corrientes de fuga. Cabe destacar también el uso de dos choques modo común con dos condensadores X, y los dos condensadores Y colocados en paralelo. Como ya se comentó en el capítulo 2, colocando los condensadores de esta forma y no utilizando uno solo de 2 µF, se consigue que la resonancia se produzca a una frecuencia mayor y además, una reducción de costes. 4.3.2. Componentes o 4 condensadores X de 1 µF. o 4 condensadores Y de 10 nF. o 2 choques modo común de 15 vueltas por fase. o 1 choque modo diferencial de un devanado de 31 vueltas. o 2 resistencias de descarga de 1 MΩ. Copreci utiliza dos choques modo común iguales. Son de menos vueltas y menor tamaño que el utilizado en IH5, por lo cual resultarán más baratos individualmente pero habrá que estimar el coste global. Antes de ello se presentan los resultados obtenidos en los ensayos: SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 58 - Capítulo 4. Resultados 4.3.3. Resultados Gráfica 4.6: Analizador de espectros filtro Copreci Gráfica 4.7: Pérdidas de inserción filtro Copreci Indiscutiblemente el efecto del filtro es mucho mejor que la tecnología anteriormente analizada, Jaeger, puesto que en la banda frecuencial de entre 100 kHz hasta los 3 MHz la atenuación de Copreci resulta entre los 40 a casi 60 dBs mientras en Jaeger apenas superaba los 40 dBs. Sin embargo se analizará más en detalle en la comparación con IH5 que se mostrará a continuación. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 4. Resultados - 59 - 4.3.4. Comparación Gráfica 4.8: Pérdidas de inserción IH5 – Copreci Debido a que en la tecnología Copreci la frecuencia de operación es menor a la de IH5, la atenuación también comienza antes y por ello se observa en la Gráfica 4.8 que la atenuación es mayor a bajas frecuencias en la tecnología Copreci. Una vez rebasadas las frecuencias de operación de las dos cocinas se observa un comportamiento similar. En el rango frecuencial de 300 kHz a los 3 MHz Copreci u comportamiento ligeramente superior. En líneas generales el comportamiento de los dos filtros es similar con un comportamiento ligeramente superior de la tecnología Copreci. TECNOLOGÍAS CAPACIDAD X VALOR CX CAPACIDAD Y VALOR CY VALOR TOTAL CAPACIDADES IH5 2 x 2.2 µF 1.0 2 x 15 nF, 2 x 470 pF 1.0 2.0 Copreci 4 x 1 µF 0.9 4 x 10 nF 1.3 2.2 Tabla 4.6: Comparativa costes capacidades IH5 – Copreci SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 60 - Capítulo 4. Resultados TECNOLOGÍAS CHOQUES MODO COMÚN (MC) VOLUMEN COBRE mm^3 VALOR COBRE (MC) VOLÚMEN NÚCLEO VALOR NÚCLEO (MC) VALOR TOTAL (MC) IH5 1 2474.4 1.0 9844.3 1.0 2.0 Copreci 2 3364.6 1.4 13734.7 1.4 2.8 Tabla 4.7: Comparativa costes choque modo común IH5 – Copreci TECNOLOGÍAS CHOQUES MODO DIFERENCIAL (MD) VOLUMEN COBRE mm^3 VALOR COBRE (MD) VOLÚMEN NÚCLEO VALOR NÚCLEO (MD) VALOR TOTAL (MD) IH5 1 4475.6 1.0 13378.9 1.0 2.0 Copreci 1 7012.4 1.6 25199.6 1.9 3.5 Tabla 4.8: comparativa costes choque modo diferencial IH5 – Copreci TECNOLOGÍAS VALOR FILTRO IH5 6.0 Copreci 8.5 Tabla 4.9: Comparativa costes filtros IH5 - Copreci El coste para Copreci supera considerablemente al de IH5. Dicho sobrecoste se ve reflejado en todas las secciones en las que ha sido dividido el filtro, pero donde mayor diferencia se observa es en el choque modo diferencial (según puede verse en la Tabla 4.8), el cual, es más grande y de más vueltas que el de IH5. El choque en modo común por sí solo es más barato que el de IH5 pero al tenerlo duplicado multiplica su coste por dos y por ello vuelve a superar el coste del de IH5. TECNOLOGÍAS ¿Filtro Único o doble? VOLÚMEN ocupado por el filtro (mm^3) IH5 2 417900 Copreci 2 417450 Tabla 4.10: Comparativa tamaño IH5 - Copreci En esta comparación resulta determinante la diferencia de coste entre los dos filtros. Desde el punto de vista de la eficacia o del tamaño resultan bastante similares los dos filtros siendo un poco más relevante la mejor atenuación de la tecnología Copreci. Sin embargo la mejora no es suficiente como para justificar la amplia diferencia de coste que conlleva. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 4. Resultados - 61 - 4.4 COMPUTIME – IH5 (B/S/H) Figura 4.7: Filtro Computime Computime es una de las tecnologías más interesantes debido al choque modo diferencial que utilizan. La geometría de dicho choque es totalmente distinta a los choques habitualmente utilizados en este tipo de filtros, por lo que resulta muy interesante poder obtener las ventajas y desventajas de su uso. Por otro lado, con esta tecnología se produce un punto de conflicto para este proyecto que se basa en el uso de dos choques diferenciales extras, en el circuito de potencia. Dichos choques son imprescindibles para el correcto funcionamiento de la cocina, por lo que resulta imposible extraerlos de ella para comprobar su aporte en la reducción de la emisión. Por este motivo se decide analizar el filtro obviando los dos choques diferenciales mencionados. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 62 - Capítulo 4. Resultados 4.4.1. Circuito CX 100 nF CM 2x12 vueltas DM Varistor CX 1.5 uF CY 22 nF CY 22 nF CX 1.5 uF CX 1.5 uF Relé Varistor CX 1.5 uF L N Figura 4.8: Circuito filtro Computime El circuito es muy similar al utilizado por IH5, con la excepción de la cantidad y las posiciones de los condensadores, tanto X como Y. En este caso Computime utiliza dos condensadores X en la entrada del filtro de distinto valor, mientras que IH5 solo utiliza uno. Después del choque modo común se encuentran los dos condensadores X al igual que IH5, sin embargo Computime vuelve a utilizar otros dos condensadores X por uno de IH5. La mayor diferencia reside en el uso de Computime de un condensador X a continuación del choque modo diferencial, mientras que IH5 utiliza otros dos condensadores Y. 4.4.2. Componentes o 5 condensadores X, 4 de 1.5 µF y 1 de 100 nF. o 2 condensadores Y de 22 nF. o 1 choque modo común de 12 vueltas por fase. o 1 choque modo diferencial de 74 vueltas y núcleo con forma prismática. La forma del choque modo diferencial permite realizar arrollamientos de cobre unos encima de otros. De esta forma se consigue una cantidad de vueltas muy superior a los choques habituales con forma circular. En la siguiente página se muestran los resultados obtenidos una vez sometido a los ensayos. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 4. Resultados - 63 - 4.4.3. Resultados Gráfica 4.9. Analizador de espectros filtro Computime Gráfica 4.10: Pérdidas de inserción filtro Computime El efecto de atenuación tan bajo a muy altas frecuencias observado en la Gráfica 4.10 se debe a la emisión prácticamente nula de la cocina sin filtro (Gráfica 4.9). Ya que no existe prácticamente emisión, el filtro no atenúa. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 70 - Capítulo 4. Resultados Para el cálculo de costes de los choques modo común resulta necesario resaltar que el material del núcleo del choque utilizado por EGO, no es ferromagnético sino nanocristalino. Dicho material posee un mejor comportamiento pero a su vez supone cuadruplicar el coste. TECNOLOGÍAS CHOQUES MODO COMÚN (MC) VOLUMEN COBRE mm^3 VALOR COBRE (MC) VOLÚMEN NÚCLEO VALOR NÚCLEO (MC) VALOR TOTAL (MC) IH5 1 2474.4 1.0 9844.3 1.0 2.0 EGO 1* 1707.1 0.7 6974.5 0.7*4=2.8 3.5 Tabla 4.17: Comparativa costes choque modo común IH5 – EGO TECNOLOGÍAS CHOQUES MODO DIFERENCIAL (MD) VOLUMEN COBRE mm^3 VALOR COBRE (MD) VOLÚMEN NÚCLEO VALOR NÚCLEO (MD) VALOR TOTAL (MD) IH5 1 4475.6 1.0 13378.9 1.0 2.0 EGO 1 4878.9 1.1 23968.1 1.8 2.9 Tabla 4.18: Comparativa costes choque modo diferencial IH5 – EGO TECNOLOGÍAS VALOR FILTRO IH5 6.0 EGO 8.7 Tabla 4.19: Comparativa costes filtros IH5 - EGO Como se observa el la tablas anteriores en todas las comparaciones el coste de EGO supera al de IH5 pero la mayor diferencia se produce con el choque modo común. Como se observa en la Tabla 4.17, el volumen de cobre y de núcleo utilizado con respecto al de IH5 es bastante inferior, sin embargo el efecto del filtro no se ha visto afectado. Esto se debe al material del núcleo, EGO utiliza un núcleo nanocristalino, con dicho núcleo y un número considerablemente menor de vueltas de cobre se consiguen los mismas o mejores prestaciones que con un choque ferromagnético habitual. Por otro lado el precio de dicho choque es muy superior al de los hasta ahora vistos cuadruplicando el coste. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 4. Resultados - 71 - Por último el volumen ocupado de cada filtro es el siguiente: TECNOLOGÍAS ¿Filtro único o doble? VOLÚMEN ocupado por el filtro (mm^3) IH5 2 417900 EGO 1 660000 Tabla 4.20: Comparativa tamaños IH5 - EGO El hecho de utilizar un choque modo diferencial de elevadas dimensiones (como se observa en el volumen ocupado de la Tabla 4.18), aumenta considerablemente el espacio que ocupa el filtro. Esto, unido a los grandes encapsulados de los condensadores utilizados por EGO, produce que el tamaño del filtro aumente considerablemente. Por otro lado, como se ha visto en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., el coste del filtro debido sobre todo al núcleo nanocristalino utilizado, también es considerablemente mayor. Por todo ello se puede concluir que debido al comportamiento similar obtenido en los dos filtros, el menor coste y tamaño del de IH5 resulta determinante a la hora de su elección como mejor filtro. 4.6 WHIRPOOL Figura 4.11: Filtro Whirpool Whirpool hace uso de una topología bastante parecida a la utilizada por Jaeger. Sin embargo la gran diferencia de esta tecnología se basa en el hecho de utilizar unos núcleos para los choques de reducido tamaño, en comparación con el resto de tecnologías, y un número de vueltas alto en relación a dicho tamaño. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 72 - Capítulo 4. Resultados 4.6.1. Circuito CX 2.2 µF CM 2x16 vueltas DM 1x36 vueltas CY 10 nF CY 10 nF Relé L N Varistor TVR 14431 CM 2x16 vueltas CY 4.7 nF CY 4.7 nF CX 1.5 µF CX 1.5 µF R 2Mohmios R 2Mohmios Varistor TVR 14431 Varistor TVR 14431 Figura 4.12: Circuito filtro Whirpool En el circuito se observa el uso, al igual que Copreci de dos resistencias de descarga para los condensadores. También se puede apreciar la cantidad de vueltas del choque modo diferencial (36) para un núcleo tan reducido en tamaño, y el uso de dos de ellos respecto al único que utiliza IH5. Respecto a los condensadores cambian la distribución debido a la inclusión de un tercer choque. Los condensadores X, que IH5 sitúa después del choque común y del choque diferencial, en este caso se encuentran a continuación de los dos choques comunes. 4.6.2. Componentes o 3 condensadores X, 2 de 1.5 µF y 1 de 2.2 µF. o 4 condensadores Y, 2 de 10 nF y 2 de 4.7 nF. o 2 choques modo común, uno de 17 vueltas por fase y otro de 12. o 1 choque modo diferencial de un solo bobinado de 36 vueltas. Algunos de los condensadores utilizados por Whirpool son cerámicos, al igual que IH5. Estos condensadores ofrecen mejores resultados a altas frecuencias. Los resultados obtenidos tras los ensayos se ofrecen en la siguiente página: SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 4. Resultados - 73 - 4.6.3. Resultados Gráfica 4.15: Analizador de espectros filtro Whirpool Gráfica 4.16: Pérdidas de inserción filtro Whirpool La Gráfica 4.16 presenta el efecto de filtro de mayor atenuación visto hasta ahora en este proyecto. En dicha gráfica se puede apreciar la gran atenuación producida en los armónicos que se encuentran a partir de los 70 kHz hasta los 100 kHz. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 74 - Capítulo 4. Resultados 4.6.4. Comparación Gráfica 4.17: Pérdidas De inserción IH5 - Whirpool La Gráfica 4.17 indica una mayor atenuación en el comportamiento general del filtro de Whirpool. Aunque esto no es el caso en todo el rango frecuencial, sí lo es en la zona de mayor influencia de las frecuencias fundamentales de trabajo de la cocina y sus armónicos. La comparación de costes es la siguiente: TECNOLOGÍAS CAPACIDAD X VALOR CX CAPACIDAD Y VALOR CY VALOR TOTAL CAPACIDADES IH5 2 x 2.2 µF 1.0 2 x 15 nF, 2 x 470 pF 1.0 2.0 Whirpool 2 x 1.5 µF, 1 x 2.2 µF 1.2 2 x 10 nF, 2 x 4.7 nF 0.9 2.1 Tabla 4.21: Comparativa costes capacidades IH5 - Whirpool SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 4. Resultados - 75 - TECNOLOGÍAS CHOQUES MODO COMÚN (MC) VOLUMEN COBRE mm^3 VALOR COBRE (MC) VOLÚMEN NÚCLEO VALOR NÚCLEO (MC) VALOR TOTAL (MC) IH5 1 2474.4 1.0 9844.3 1.0 2.0 Whirpool 2 6533.5 2.6 17825.1 1.8 4.4 Tabla 4.22: Comparativa costes choque modo común IH5 – Whirpool TECNOLOGÍAS CHOQUES MODO DIFERENCIAL (MD) VOLUMEN COBRE mm^3 VALOR COBRE (MD) VOLÚMEN NÚCLEO VALOR NÚCLEO (MD) VALOR TOTAL (MD) IH5 1 4475.6 1.0 13378.9 1.0 2.0 Whirpool 1 6785.8 1.5 8872.7 0.7 2.2 Tabla 4.23: Comparativa costes choque modo diferencial IH5 – Whirpool TECNOLOGÍAS VALOR FILTRO IH5 6.0 Whirpool 8.7 Tabla 4.24: Comparativa costes filtros IH5 - Whirpool El incremento de coste más importante en Whirpool reside en los choques modo común (Tabla 4.22). De forma individual el choque modo común resulta de un coste similar al utilizado en IH5 pero el hecho de utilizar dos incrementa el coste al doble. Para el choque modo diferencial se utiliza un núcleo más pequeño a costa de un mayor número de vueltas obteniendo como resultado un coste parecido. TECNOLOGÍAS ¿Filtro único o doble? VOLÚMEN ocupado por el filtro (mm^3) IH5 2 417900 Whirpool 1 562500 Tabla 4.25: Comparativa tamaños IH5 - Whirpool El filtro de Whirpool, que opta por unificarlo en una sola PCB, ocupa mayor espacio que las dos zonas filtro de IH5. La mayor atenuación del filtro bajo estudio no parece suficiente razón como para compensar el mayor tamaño que ocupa unido al coste considerablemente mayor con respecto a IH5. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 76 - Capítulo 4. Resultados 4.7 RESUMEN DE RESULTADOS A modo de resumen de las comparaciones realizadas, de las tecnologías respecto de IH5, se dispone de la siguiente tabla: EFICACIA COSTE TAMAÑO Jaeger       ☺ ☺☺ ☺ Copreci          Computime          EGO          Whirpool ☺ ☺☺ ☺       Tabla 4.26: Resumen comparaciones con IH5 Se puede observar que ninguna de las tecnologías mejora en dos figuras de mérito el filtro utilizado en B/S/H. Además excepto Computime, las que poseen una eficacia parecida a la de IH5 es gracias a un importante déficit en el coste y en el tamaño. Por otro lado la única que supera en eficacia al filtro de IH5 es Whirpool pero al igual que las otras tecnología a costa de un considerable aumento de coste y tamaño. Por último, la tecnología Computime resulta muy interesante debido a los niveles de eficacia tamaño y coste que posee tan parecidos a los de de IH5, sin embargo resulta conveniente recordar el hecho de haber obviado los dos choques modo diferencial utilizados en la etapa de potencia. Dichos choques pueden tener diversas funciones y para conocerlas se necesitaría de un profundo estudio del funcionamiento de la tecnología. Debido a que dicho estudio se escapa del alcance de este proyecto no se han tenido en cuenta en ninguna de las tres figuras de mérito. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 5. Conclusiones y líneas futuras - 77 - 5. CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS 5.1 CONCLUSIONES Tal y como se comentó en la introducción, fruto del programa de cooperación educativa suscrito entre la Universidad de Zaragoza y la empresa B/S/H Electrodomésticos España se ha podido llevar a cabo este proyecto, junto a una labor de prácticas durante nueve meses. Durante este periodo de tiempo se han conseguido diversos objetivos:  Para el desarrollo del proyecto se comenzó una primera fase realizando un estudio teórico sobre la compatibilidad electromagnética y las cocinas de inducción. Más tarde se profundizó en las funciones de un filtro de red en las cocinas de inducción. Mediante este proceso se ha delimitado el campo de la EMC a la emisión conducida por los cables y por ello, se han estudiado los dos campos en la que se divide, la emisión modo común y la modo diferencial. Con las funciones del filtro ya claras se procedió al análisis de los elementos que componen dichos filtros. Se ha estudiado el distinto efecto que puede producir la geometría de los componentes, la cantidad de vueltas de un choque, el material del núcleo o la disposición en la que se encuentran los componentes en el filtro.  Después de obtener los conocimientos teóricos se ha comenzado la segunda fase del proyecto que se centra en el desarrollo de un método de caracterización para los filtros de red, que posibilite la comparación entre tecnologías. Dicho método ha consistido en primer lugar en definir tres figuras de mérito: la eficacia, el coste y el tamaño. Posteriormente ha resultado necesario desarrollar unas técnicas de medida para cada figura de mérito. Por ello se ha desarrollado en primer lugar un método de medida de la eficacia de un filtro que consiste en la medida de la emisión conducida por el cable de la cocina con filtro y sin él. Para llevar a cabo dichas mediciones se hace uso del equipamiento que dispone el laboratorio de EMC en B/S/H y se desarrolla un programa de tratamiento de señal mediante Matlab. A continuación se desarrollan dos métodos de comparación tanto de coste como de tamaño que comparan de forma cualitativa las distintas tecnologías. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 78 - Capítulo 5. Conclusiones y líneas futuras  Una vez desarrolladas las técnicas de medida y escogidas las distintas tecnologías que se van a analizar se procede a ensayar con cada una de ellas. Para la realización de dicho ensayos resulta en ocasiones necesario el acondicionamiento de las cocinas mediante la extracción de los componentes que conforman el filtro. Una vez finalizados los ensayos se aplican los métodos de caracterización mediante los cuales se puede comenzar a valorar las diferencias más significativas entre los filtros. En los resultados se pone de manifiesto que en la elección de los componentes más adecuados reside la dificultad de conseguir una gran eficacia al menor coste posible. Según el estudio realizado, el filtro de IH5 (tecnología utilizada por B/S/H) no produce los mejores resultados en lo que a eficacia se refiere, sin embargo en la valoración global de las tres figuras de méritos definidas si le corresponde el primer lugar. Como ya se ha comentado anteriormente esto es debido a la elección de los componentes más adecuados, puesto que las únicas tecnologías que la superan en eficacia generan un importante déficit en coste y tamaño. Cabe resaltar el buen resultado obtenido con el filtro utilizado por Computime, aunque genera ciertas reservas debido a los dos choques modo diferencial utilizados fuera del filtro, en la etapa de potencia.  Simultáneamente a la elaboración de este proyecto se han realizado distintas labores para la empresa. Algunas de ellas son la realización de múltiples ensayos para la validación de las cocinas de inducción. Dichos ensayos son de inmunidad (descargas electrostáticas, ráfagas, impulsos, corrientes inyectadas o fluctuaciones de red), o de emisión (conducidas, antena triple lazo, flicker, armónicos y radiadas, este último realizando un desplazamiento a las instalaciones del Instituto Tecnológico de Aragón). En otro orden de cosas también se han elaborado distintas placas PCB, (ruteado, elaboración del PCB, soldadura de componentes) necesarias tanto para el uso cotidiano como para determinadas investigaciones. Se han adquirido conocimientos de uso de numeroso software tal como lenguaje C en MPlab, diseño de PCB en P-CAD y diverso software específico para el control del equipo utilizado en el laboratorio como el EMC32. Se han ampliado los conocimientos en el control de osciloscopios así como se han adquirido nuevos con otros equipos como el analizador de espectro. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN Capítulo 5. Conclusiones y líneas futuras - 79 - 5.2 LÍNEAS FUTURAS Una vez analizados todos los resultados y obtenidas las conclusiones oportunas se describen distintas líneas de investigación que se podrían considerar en el futuro:  Con el objetivo de mejorar el método de caracterización se propone realizar un estudio sobre el comportamiento de los filtros de red a frecuencias de entre 1 MHz hasta los 30 MHz.  Debido a los buenos resultados obtenidos con la tecnología Computime se propone un estudio profundizando en el choque modo diferencial utilizado y los choques modo diferencial que contiene la etapa de potencia.  Se propone también un estudio de los distintos componentes existentes en el mercado con el objetivo tanto de aumentar la eficacia como de minimizar el coste y el tamaño. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 86 - ANEXO A end No_de_puntos_a_AltasF = y; frecuencia_final = Matriz ((z+y),1); Rango_de_freciencia_bajas = (Frecuencia_cambio_de_banda - frecuencia_inicio)*1000; Rango_de_frecuencias_altas = (frecuencia_final - Frecuencia_cambio_de_banda)*1000; A.2 UN FILTRO POR GRÁFICA Comienza el programa principal mediante la elección del tipo de gráfica que se quiere visualizar. En caso de la elección de obtener un solo filtro por gráfica, el programa continúa por esta sección. %% Tantas iteraciones como filtros existan if Comparacion_Filtros ==0; for A=1:2:numero_columnas-1; %% Condición inicial, un máximo en los primeros 20 KHZ Dato_Anterior1=0; %Reseteamos variables. Dato_Anterior2=0; i=1; e1=1; Datos.Tabla2.Maximos(e1,9)= Matriz (i,1); %Ponemos punto inicial, la primera frecuencia Datos.Tabla2.Maximos(e1+1,9)= Matriz (i,1); %Cada dato dos veces para la representación en barras. e1=e1+2; for i=i:i+p-0.1,1; %Hallamos el máximo de solo los 20 KHz. if Matriz(i,A+1) > Dato_Anterior1; %Coge el valor máximo del rango de celdas seleccionadas. Dato_Anterior1 = Matriz (i,A+1); Datos.Tabla2.Maximos(e1-1,10)= Dato_Anterior1; %Guardamos el valor máximo en una columna diferente. Datos.Tabla2.Maximos(e1,10)= Dato_Anterior1; %Cada dato dos veces para la representación en barras. else end if Matriz (i,A+2) > Dato_Anterior2; %Lo mismo en la otra columna. Dato_Anterior2 = Matriz (i,A+2); Datos.Tabla2.Maximos(e1-1,11)= Dato_Anterior2; Datos.Tabla2.Maximos(e1,11)= Dato_Anterior2; else end SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO A - 87 - end %% 20 KHz - Frecuencia a la que hay un cambio de banda debido al analizador Divisiones = (Rango_de_freciencia_bajas/Ancho_de_Banda_Bajas); %Cantidad de puntos máximos que resulta del filtro aplicado entre 9KHz y la frecuencia de cambio de banda Rango = (Ancho_de_Banda_Bajas*No_de_puntos_a_BajasF)/Rango_de_freciencia_bajas ;%Rango de frecuencias para cada división. Dato_Anterior1=0; %Reseteamos variables. Dato_Anterior2=0; Dato_Frecuencia1=0; Dato_Frecuencia2=0; i=p; %Empezamos a partir de 20 KHz for j=1:Divisiones,1; %Regula la cantidad de puntos máximos resultantes de la frecuencia escogida. Datos.Tabla2.Maximos(e1,9)= Matriz (i,1); %Cogemos las frecuencias para la representación en barras. Datos.Tabla2.Maximos(e1+1,9)= Matriz (i,1); %Cogemos cada frecuencia dos veces. e1=e1+2; for i=i:i+Rango-0.1,1; if Matriz(i,A+1) > Dato_Anterior1; %Coge el valor máximo del rango de celdas seleccionadas. Dato_Anterior1 = Matriz (i,A+1); Dato_Frecuencia1 = Matriz (i,1); %Coge la frecuencia del valor máximo. Datos.Tabla2.Maximos(e1-1,10)= Dato_Anterior1; %Guardamos el valor máximo en una columna diferente. Datos.Tabla2.Maximos(e1,10)= Dato_Anterior1; %Cada dato dos veces para la representación en barras. else end if Matriz (i,A+2) > Dato_Anterior2; %Lo mismo en la otra columna. Dato_Anterior2 = Matriz (i,A+2); Dato_Frecuencia2 = Matriz (i,1); Datos.Tabla2.Maximos(e1-1,11)= Dato_Anterior2; Datos.Tabla2.Maximos(e1,11)= Dato_Anterior2; else end end Datos.Tabla2.Maximos(j+1,2)= Dato_Anterior1; %Guardamos los datos. Datos.Tabla2.Maximos(j+1,1)= Dato_Frecuencia1; SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 88 - ANEXO A Datos.Tabla2.Maximos(j+1,4)= Dato_Anterior2; %Guardamos los datos. Datos.Tabla2.Maximos(j+1,3)= Dato_Frecuencia2; if Dato_Frecuencia1>Frecuencia_cambio_de_banda; %Si llegamos a la frecuencia del cambio de banda paramos por completo y pasamos a altas. break else i=i+1; %Reiniciamos variables. Dato_Anterior1=0; Dato_Anterior2=0; Dato_Frecuencia1=0; Dato_Frecuencia2=0; end end Datos.Tabla2.Maximos(e1,9)= Matriz (z,1); %Primer y últimos datos que faltan para la representación en barras. %% Gráficas puntos máximos o representación en barras, bajas frecuencias. if Grafica_puntos_maximos_BajasF == 1; %Le asignamos colores a las gráficas pero siempre el mismo entre bajas y altas. semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,1), Datos.Tabla2.Maximos(:,2),'b'); %Representación logarítmica en el eje x. hold all; %Mantenemos los datos de la figura y sobrescribimos. semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,3), Datos.Tabla2.Maximos(:,4),'k'); hold all; grid on; %Pone rejilla para mejor visualización. nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; %Asignamos encabezado a la figura. titulo_figura = strcat ('Representación puntos máximos','-', nombre_filtro, '-', 'CON y SIN filtro'); title (titulo_figura); %Le ponemos el titulo a la figura. ylim ([0 140]); %Valor máximo y mínimo del eje y. if Grafica_puntos_maximos_AltasF == 0 %Límites del eje x dependiendo si es solo bajas o bajas y altas. xlim ([frecuencia_inicio frecuencia_intermedia]); else xlim ([frecuencia_inicio frecuencia_final]); end xlabel ('Frequency (MHz)'); ylabel ('Amplitude (dB\muV)'); %Etiquetas a los ejes. y = -20:0.1:140; x = Frecuencia_cambio_de_banda; semilogx (x,y,'m'); %Le ponemos un eje en el cambio de banda. hold all; nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO A - 89 - legend ((strcat (nombre_filtro,'-', 'con filtro')),(strcat (nombre_filtro,'-', 'sin filtro')), 'Location', 'SouthEast'); end if Grafica_en_barras_BajasF == 1; %Le asignamos colores a las gráficas pero siempre el mismo entre bajas y altas. semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,9), Datos.Tabla2.Maximos(:,10),'b'); hold all; semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,9), Datos.Tabla2.Maximos(:,11),'k'); hold all; grid on; %Pone rejilla para mejor visualización. nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; titulo_figura = strcat ('Representación en barras','-', nombre_filtro, '-', 'CON y SIN filtro'); title (titulo_figura); ylim ([0 140]); if Grafica_en_barras_AltasF == 0 xlim ([frecuencia_inicio frecuencia_intermedia]); else %Límites del eje x dependiendo si es solo bajas o bajas y altas. xlim ([frecuencia_inicio frecuencia_final]); end xlabel ('Frequency (MHz)'); ylabel ('Amplitude (dB\muV)'); y = -20:0.1:140; x = Frecuencia_cambio_de_banda; semilogx (x,y,'m'); %Le ponemos un eje en el cambio de banda. hold all; nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; legend ((strcat (nombre_filtro,'-', 'con filtro')),(strcat (nombre_filtro,'-', 'sin filtro')), 'Location', 'SouthEast'); end %% 150KHz - 30 MHz Divisiones_Altas = (Rango_de_frecuencias_altas/Ancho_de_Banda_Altas); %Cantidad de puntos máximos que resulta del filtro aplicado entre el cambio de banda - 30 MHz. Rango_Altas = (Ancho_de_Banda_Altas*No_de_puntos_a_AltasF)/Rango_de_frecuencias_alta s;%Debido a algún problema con la iteración del for, necesitamos poner el rango en 0.99, de esta forma sale perfecto. Dato_Anterior1_Altas=0; %Reseteamos variables. Dato_Anterior2_Altas=0; Dato_Frecuencia1_Altas=0; Dato_Frecuencia2_Altas=0; SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 90 - ANEXO A i=z; %Empezamos a partir de del cambio de banda. j=0; e2=1; for j=1:Divisiones_Altas,1; %Regula la cantidad de puntos máximos resultantes de la frecuencia escogida. if i< (w+1); Datos.Tabla2.Maximos(e2,12)= Matriz (i,1); %Cogemos las frecuencias para la representación en barras. Datos.Tabla2.Maximos(e2+1,12)= Matriz (i,1); %Cogemos cada frecuencia dos veces. e2=e2+2; else end for i=i:i+Rango_Altas,1; if i<(w+1); if Matriz(i,A+1) > Dato_Anterior1_Altas; %Coge el valor máximo del rango de celdas seleccionadas. Dato_Anterior1_Altas = Matriz (i,A+1); Dato_Frecuencia1_Altas = Matriz (i,1); %Coge la frecuencia del valor máximo. Datos.Tabla2.Maximos(e2-1,13)= Dato_Anterior1_Altas; %Guardamos el valor máximo en una columna diferente. Datos.Tabla2.Maximos(e2,13)= Dato_Anterior1_Altas; %Cada dato dos veces para la representación en barras. end if Matriz (i,A+2) > Dato_Anterior2_Altas; Dato_Anterior2_Altas = Matriz (i,A+2); Dato_Frecuencia2_Altas = Matriz (i,1); Datos.Tabla2.Maximos(e2-1,14)= Dato_Anterior2_Altas; %Guardamos el valor máximo en una columna diferente. Datos.Tabla2.Maximos(e2,14)= Dato_Anterior2_Altas; %Cada dato dos veces para la representación en barras. end end end Datos.Tabla2.Maximos(j+1,6)= Dato_Anterior1_Altas; %Guardamos los datos. Datos.Tabla2.Maximos(j+1,5)= Dato_Frecuencia1_Altas; Datos.Tabla2.Maximos(j+1,8)= Dato_Anterior2_Altas; Datos.Tabla2.Maximos(j+1,7)= Dato_Frecuencia2_Altas; i=i+1; %Reiniciamos variables. Dato_Anterior1_Altas=0; Dato_Anterior2_Altas=0; Dato_Frecuencia1_Altas=0; Dato_Frecuencia2_Altas=0; end Datos.Tabla2.Maximos(1,6)= Matriz (z+1,A+1); %Introducimos el primer dato Datos.Tabla2.Maximos(1,5)= Matriz (z+1,1); SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO A - 91 - Datos.Tabla2.Maximos(1,8)= Matriz (z+1,A+2); Datos.Tabla2.Maximos(1,7)= Matriz (z+1,1); Datos.Tabla2.Maximos(j+1,6)= Matriz (w-1,A+1); %Introducimos el último dato Datos.Tabla2.Maximos(j+1,5)= Matriz (w-1,1); Datos.Tabla2.Maximos(j+1,8)= Matriz (w-1,A+2); Datos.Tabla2.Maximos(j+1,7)= Matriz (w-1,1); Datos.Tabla2.Maximos(e2,12)= Matriz (w-1,1); %Primer y últimos datos que faltan para la representación en barras. Datos.Tabla2.Maximos(e2+1,12)= Matriz (w-1,1); Datos.Tabla2.Maximos(1,13)= Datos.Tabla2.Maximos(e1,10); %Unión de altas y bajas. Datos.Tabla2.Maximos(1,14)= Datos.Tabla2.Maximos(e1,11); Datos.Tabla2.Maximos(e2+1,13)= Matriz (w-1,A+1); Datos.Tabla2.Maximos(e2+1,14)= Matriz (w-1,A+2); %% Graficas puntos máximos o representación en barras, altas frecuencias. if Grafica_puntos_maximos_AltasF == 1; %Le asignamos colores a las gráficas pero siempre el mismo entre bajas y altas. semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,5), Datos.Tabla2.Maximos(:,6),'b'); hold all; semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,7), Datos.Tabla2.Maximos(:,8),'k'); hold all; grid on; nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; titulo_figura = strcat ('Representación puntos máximos','-', nombre_filtro, '-', 'CON y SIN filtro'); title (titulo_figura); ylim ([0 140]); if Grafica_puntos_maximos_BajasF == 0 xlim ([frecuencia_intermedia frecuencia_final]); %Si no está la gráfica de bajas le ponemos límites al eje x. end xlabel ('Frequency (MHz)'); ylabel ('Amplitude (dB\muV)'); y = -20:0.1:140; x = Frecuencia_cambio_de_banda; semilogx (x,y,'m'); %Le ponemos un eje en el cambio de banda. hold all; nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; legend ((strcat (nombre_filtro,'-', 'con filtro')),(strcat (nombre_filtro,'-', 'sin filtro')), 'Location', 'SouthEast'); end if Grafica_en_barras_AltasF == 1; %Le asignamos colores a las gráficas pero siempre el mismo entre bajas y altas. semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,12), Datos.Tabla2.Maximos(:,13),'b'); SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 92 - ANEXO A hold all; semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,12), Datos.Tabla2.Maximos(:,14),'k'); hold all; grid on; nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; titulo_figura = strcat ('Representación en barras','-', nombre_filtro, '-', 'CON y SIN filtro'); title (titulo_figura); ylim ([0 140]); if Grafica_en_barras_BajasF == 0; xlim ([frecuencia_intermedia frecuencia_final]); %Si no está la gráfica de bajas le ponemos límites al eje x. end xlabel ('Frequency (MHz)'); ylabel ('Amplitude (dB\muV)'); y = -20:0.1:140; x = Frecuencia_cambio_de_banda; semilogx (x,y,'m'); %Le ponemos un eje en el cambio de banda. hold all; nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; legend ((strcat (nombre_filtro,'-', 'con filtro')),(strcat (nombre_filtro,'-', 'sin filtro')), 'Location', 'SouthEast'); end %% Resta de sin filtro-con filtro. Datos.Tabla2.Maximos(:,15) = Datos.Tabla2.Maximos(:,11) - Datos.Tabla2.Maximos(:,10); Datos.Tabla2.Maximos(:,16) = Datos.Tabla2.Maximos(:,14) - Datos.Tabla2.Maximos(:,13); if Grafica_resta == 1 ; %Mismo color a bajas que a altas. semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,9), Datos.Tabla2.Maximos(:,15),'r'); hold all; semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,12), Datos.Tabla2.Maximos(:,16),'r'); hold all; grid on; nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; titulo_figura = strcat ('Efecto del Filtro','-', nombre_filtro); ylim ([0 70]); xlim ([frecuencia_inicio frecuencia_final]); title (titulo_figura); xlabel ('Frequency (MHz)'); ylabel ('Amplitude (dB\muV)'); y = -20:0.1:140; x = Frecuencia_cambio_de_banda; semilogx (x,y,'m'); %Le ponemos un eje en el cambio de banda. hold all; % Cambia de nombre la figura creada %set(gcf,'Name',strcat('Figura_Actual',num2str(A))); end SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO A - 93 - %% Graficas origen del analizador. if (Graficas_del_analizador == 1); semilogx(Matriz(:,1), Matriz(:,A+1)); hold all; %No hace falta ponerle colores, vale con los de defecto. semilogx(Matriz(:,1), Matriz(:,A+2)); hold all; grid on; nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; titulo_figura = strcat ('Analizador de espectros','-', nombre_filtro, '-', 'CON y SIN filtro'); title (titulo_figura); %ylim ([0 120]); xlim ([frecuencia_inicio frecuencia_final]); xlabel ('Frequency (MHz)'); ylabel ('Amplitude (dB\muV)'); y = -20:0.1:140; x = Frecuencia_cambio_de_banda; semilogx (x,y,'m'); %Le ponemos un eje en el cambio de banda. hold all; nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; legend ((strcat (nombre_filtro,'-', 'con filtro')),(strcat (nombre_filtro,'-', 'sin filtro')), 'Location', 'SouthEast'); end %% Guardar gráfica if Guardar_Grafica == 1; nombre_filtro = Encabezados {1,A+1}; nombre_archivo = strcat((nombre_filtro),'_', datestr(now, 'yyyymmdd_HH_MM_SS')); saveas (gcf, nombre_archivo,'png'); %Guardamos la figura actual con nombre archivo y formato 'png'. close gcf; %Cerramos la figura actual para que cada una sea independiente. end end A.3 COMPARACIÓN FILTROS En caso de haber escogido simultanear dos filtros en una sola gráfica el programa da un salto y prosigue por esta sección. else %% Detección de los filtro a comparar. numero_columna = 1; for n=1:numero_columnas,1; if strcmp (Tipo_Filtro1,Encabezados {1,numero_columna}) %Comparamos el nombre del filtro deseado a comparar con los nombres de los filtros de la base de datos. break %Así identificamos los datos del filtro a tratar. SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 94 - ANEXO A else numero_columna = numero_columna+1; end end Filtro1 = numero_columna; %Le asignamos la columna de datos que le corresponde. numero_columna2 = 1; for n=1:numero_columnas,1; %Lo mismo con el segundo filtro. if strcmp (Tipo_Filtro2,Encabezados {1,numero_columna2}) break else numero_columna2 = numero_columna2+1; end end Filtro2 = numero_columna2; for A=Filtro1-1:(Filtro2-1)-(Filtro1-1):Filtro2-1; %% Condición inicial, un máximo en los primeros 20 KHZ Dato_Anterior1=0; %Reseteamos variables. Dato_Anterior2=0; i=1; e1=1; Datos.Tabla2.Maximos(e1,9)= Matriz (i,1); %Ponemos punto inicial la primera frecuencia del template. Datos.Tabla2.Maximos(e1+1,9)= Matriz (i,1); %Cada dato dos veces para la representación en barras. e1=e1+2; for i=i:i+p-0.1,1; %Hallamos el máximo de solo los 20 KHz. if Matriz(i,A+1) > Dato_Anterior1; %Coge el valor máximo del rango de celdas seleccionadas. Dato_Anterior1 = Matriz (i,A+1); Datos.Tabla2.Maximos(e1-1,10)= Dato_Anterior1; %Guardamos el valor máximo en una columna diferente. Datos.Tabla2.Maximos(e1,10)= Dato_Anterior1; %Cada dato dos veces para la representación en barras. else end if Matriz (i,A+2) > Dato_Anterior2; %Lo mismo en la otra columna. Dato_Anterior2 = Matriz (i,A+2); Datos.Tabla2.Maximos(e1-1,11)= Dato_Anterior2; Datos.Tabla2.Maximos(e1,11)= Dato_Anterior2; else end end %% 9KHz - 150 KHz SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO A - 95 - Divisiones = (Rango_de_freciencia_bajas/Ancho_de_Banda_Bajas); %Cantidad de puntos máximos que resulta del filtro aplicado entre 9KHz a el cambio de banda. Rango = (Ancho_de_Banda_Bajas*No_de_puntos_a_BajasF)/Rango_de_freciencia_bajas ;%Debido a algún problema con la iteración del for, necesitamos poner el rango en 0.99, de esta forma sale perfecto. Dato_Anterior1=0; %Reseteamos variables. Dato_Anterior2=0; Dato_Frecuencia1=0; Dato_Frecuencia2=0; i=p; %Empezamos a partir d e 20 KHz for j=1:Divisiones,1; %Regula la cantidad de puntos máximos resultantes de la frecuencia escogida. Datos.Tabla2.Maximos(e1,9)= Matriz (i,1); %Cogemos las frecuencias para la representación en barras. Datos.Tabla2.Maximos(e1+1,9)= Matriz (i,1); %Cogemos cada frecuencia dos veces. e1=e1+2; for i=i:i+Rango-0.1,1; if Matriz(i,A+1) > Dato_Anterior1; %Coge el valor máximo del rango de celdas seleccionadas. Dato_Anterior1 = Matriz (i,A+1); Dato_Frecuencia1 = Matriz (i,1); %Coge la frecuencia del valor máximo. Datos.Tabla2.Maximos(e1-1,10)= Dato_Anterior1; %Guardamos el valor máximo en una columna diferente. Datos.Tabla2.Maximos(e1,10)= Dato_Anterior1; %Cada dato dos veces para la representación en barras. else end if Matriz (i,A+2) > Dato_Anterior2; %Lo mismo en la otra columna. Dato_Anterior2 = Matriz (i,A+2); Dato_Frecuencia2 = Matriz (i,1); Datos.Tabla2.Maximos(e1-1,11)= Dato_Anterior2; Datos.Tabla2.Maximos(e1,11)= Dato_Anterior2; else end end Datos.Tabla2.Maximos(j+1,2)= Dato_Anterior1; %Guardamos los datos. Datos.Tabla2.Maximos(j+1,1)= Dato_Frecuencia1; Datos.Tabla2.Maximos(j+1,4)= Dato_Anterior2; %Guardamos los datos. Datos.Tabla2.Maximos(j+1,3)= Dato_Frecuencia2; if Dato_Frecuencia1>Frecuencia_cambio_de_banda; %Lo hacemos parar en la frecuencia del cambio de banda. break SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 102 - ANEXO A else %Nos quedamos con la leyenda de bajas que es la misma. set(get(get(altas_barras1, 'Annotation'), 'LegendInformation'), ... %Hacemos que no salga en la leyenda. 'IconDisplayStyle', 'off') set(get(get(altas_barras2, 'Annotation'), 'LegendInformation'), ... %Hacemos que no salga en la leyenda. 'IconDisplayStyle', 'off') end end %% Resta de sin filtro-con filtro. Datos.Tabla2.Maximos(:,15) = Datos.Tabla2.Maximos(:,11) - Datos.Tabla2.Maximos(:,10); Datos.Tabla2.Maximos(:,16) = Datos.Tabla2.Maximos(:,14) - Datos.Tabla2.Maximos(:,13); if Grafica_resta == 1 ; if A == Filtro1-1 %Le ponemos un color distinto a cada gráfica pero a la vez iguales entre bajas y altas. bajas_resta1 = semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,9), Datos.Tabla2.Maximos(:,15),'b'); %Le ponemos color azul. hold all; altas_resta1 = semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,12), Datos.Tabla2.Maximos(:,16),'b'); %Le ponemos el mismo color. hold all; else bajas_resta2 = semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,9), Datos.Tabla2.Maximos(:,15),'k'); hold all; altas_resta2 = semilogx(Datos.Tabla2.Maximos(:,12), Datos.Tabla2.Maximos(:,16),'k'); hold all; y = -20:0.1:90; x = Frecuencia_cambio_de_banda; semilogx (x,y,'m'); %Le ponemos un eje en el cambio de banda. hold all; end grid on; titulo_figura = strcat ('Comparativa Filtros','-',Encabezados {1,Filtro1},'-',Encabezados {1,Filtro2}); ylim ([-20 70]); xlim ([frecuencia_inicio frecuencia_final]); title (titulo_figura); xlabel ('Frequency (MHz)'); ylabel ('Amplitude (dB\muV)'); set(get(get(altas_resta1, 'Annotation'), 'LegendInformation'), ... %Hacemos que salte la segunda gráfica en la leyenda. 'IconDisplayStyle', 'off') SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO A - 103 - legend (Tipo_Filtro1, Tipo_Filtro2, 'Location', 'SouthEast'); %Colocamos en la leyenda la primera y tercera gráfica. End %% Graficas origen del analizador. if (Graficas_del_analizador == 1); if A == Filtro1-1 %Le ponemos un color distinto a cada gráfica analizador1 = semilogx(Matriz(:,1), Matriz(:,A+1),'b' ); hold all; analizador2 = semilogx(Matriz(:,1), Matriz(:,A+2),'k'); hold all; else analizador1 = semilogx(Matriz(:,1), Matriz(:,A+1),'r' ); hold all; analizador2 = semilogx(Matriz(:,1), Matriz(:,A+2),'y'); hold all; y = -20:0.1:140; x = Frecuencia_cambio_de_banda; semilogx (x,y,'m'); %Le ponemos un eje en el cambio de banda. hold all; end grid on; titulo_figura = strcat ('Comparativa analizador de espectros, Filtros','-',Encabezados {1,Filtro1},'-',Encabezados {1,Filtro2}); title (titulo_figura); ylim ([0 130]); xlim ([frecuencia_inicio frecuencia_final]); xlabel ('Frequency (MHz)'); ylabel ('Amplitude (dB\muV)'); legend ((strcat (Tipo_Filtro1,'-', 'con filtro')),(strcat (Tipo_Filtro1,'-', 'sin filtro')),(strcat ( Tipo_Filtro2,'-', 'con filtro')),(strcat ( Tipo_Filtro2,'-', 'sin filtro')), 'Location', 'SouthEast'); %Colocamos leyenda. end end %% Guardar gráfica if Guardar_Grafica == 1; nombre_filtro1 = Encabezados {1,Filtro1}; nombre_filtro2 = Encabezados {1,Filtro2}; nombre_archivo = strcat('Filtros,',(nombre_filtro1),'_', (nombre_filtro2),'_', datestr(now, 'yyyymmdd_HH_MM_SS')); saveas (gcf, nombre_archivo,'png'); %Guardamos figura actual con nombre archivo en formato 'png'. end end SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO B - 105 - ANEXO B. INFORMACIÓN TÉCNICA DEL EQUIPAMIENTO UTILIZADO Para el desarrollo de este proyecto el centro de competencia de inducción de B/S/H ha puesto a disposición de uso el laboratorio de EMC. En dicho laboratorio se ha utilizado el equipamiento que ofrece y por ello se va proporcionar diversa documentación técnica que describen sus características. El equipo utilizado del que se va a proporcionar dicha documentación adicional es el siguiente:  ESPI 3 de ROHDE & SCHWARZ Analizador de espectro  ESH2-Z5 de ROHDE & SCHWARZ Impedancia estabilizadora de red eléctrica (LISN)  ESH3-Z2 de ROHDE & SCHWARZ Protector de transitorios SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 106 - ANEXO B B.1 ANALIZADOR DE ESPECTRO SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO B - 107 - SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 108 - ANEXO B SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO B - 109 - SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 110 - ANEXO B SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO B - 111 - SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 118 - ANEXO B SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO B - 119 - SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 120 - ANEXO B SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO B - 121 - SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 122 - ANEXO B B.2 LISN [ 24 ] SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO B - 123 - B.3 PROTECTOR DE TRNSITORIOS [ 25 ] SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO C - 125 - ANEXO C. TECNOLOGÍAS UTILIZADAS Con este anexo se pretende proporcionar una información más detallada sobre las distintas tecnologías que se han utilizado para este proyecto. C.1 IH5 Figura C.1: Cocina de tecnología IH5 NEFF T45T40X0 4 zonas de cocción por inducción Tipo de control: TwistPad Función PowerBoost de calentamiento ultrarrápido para todas las zonas de cocción Potencia: Ø 21 cm con 2.2 kw (máx PowerBoost 3.3 kw) Desconexión automática de seguridad Medidas (ancho x fondo): 572 x 512 mm Seguro niños Figura C.2: Vistas interiores IH5 SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 126 - ANEXO C C.2 COPRECI Figura C.3: Cocina de tecnología Copreci Fagor_5IFT22X 1 zona de cocción potencia booster 1 zona de cocción doble Tipo de control: Táctil Potencia total de 6.8kh Dimensiones (mm): 57 x 580 x 510 Termostato de seguridad para los 4 fuegos Display de calor residual 12 niveles de potencia 1 temporizador para los 4 fuegos simultáneos hasta 99 minutos Figura C.4: Vistas interiores Copreci SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - ANEXO C - 127 - C.3 EGO Figura C.5: Cocina de tecnología EGO AEG_68001-KF-AN Número de Zonas de Inducción: 4 Tipo de control: mandos digitales Ancho (Centímetros): 60 Tipo de Placa: Vitrocerámica / Cristal Gas Forma del Marco: cuadrada Alimentación de la Cocina: Eléctrico Figura C.6: Vistas interiores EGO SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 134 - ANEXO D SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN ANEXO D - 135 - SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 136 - ANEXO D SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN ANEXO D - 137 - SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 138 - ANEXO D SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN ANEXO D - 139 - SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 140 - ANEXO D SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN ANEXO D - 141 - SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN - 142 - ANEXO D SISTEMA CARACTERIZADOR DE FILTROS DE RED PARA COCINAS DE INDUCCIÓN JOSÉ CARLOS ALGÁRATE CASORRÁN ANEXO D - 143 -