Šonedēļ turpinām ar pagājušās nedēļas rakstu.

1.2 Elektrolītiskie kondensatori

Elektrolītiskajos kondensatoros izmantotais dielektriķis ir alumīnija oksīds, kas veidojas alumīnija korozijas rezultātā, ar dielektrisko konstanti no 8 līdz 8,5 un darba dielektrisko izturību aptuveni 0,07 V/A (1 µm = 10000 A).Tomēr šādu biezumu nav iespējams sasniegt.Alumīnija slāņa biezums samazina elektrolītisko kondensatoru kapacitātes koeficientu (īpatnējo kapacitāti), jo alumīnija folija ir jāiegravē, lai izveidotu alumīnija oksīda plēvi, lai iegūtu labas enerģijas uzglabāšanas īpašības, un virsma veidos daudzas nelīdzenas virsmas.No otras puses, elektrolīta pretestība ir 150Ωcm zemspriegumam un 5kΩcm augsta spriegumam (500V).Lielāka elektrolīta pretestība ierobežo RMS strāvu, ko var izturēt elektrolītiskais kondensators, parasti līdz 20 mA/µF.

Šo iemeslu dēļ elektrolītiskie kondensatori ir paredzēti maksimālajam spriegumam 450 V (daži atsevišķi ražotāji konstruē 600 V).Tāpēc, lai iegūtu augstākus spriegumus, tie jāpanāk, savienojot kondensatorus virknē.Tomēr katra elektrolītiskā kondensatora izolācijas pretestības atšķirības dēļ katram kondensatoram ir jāpievieno rezistors, lai līdzsvarotu katra sērijveidā pieslēgtā kondensatora spriegumu.Turklāt elektrolītiskie kondensatori ir polarizētas ierīces, un, ja pielietotais apgrieztais spriegums pārsniedz 1,5 reizes Un, notiek elektroķīmiska reakcija.Kad pielietotais apgrieztais spriegums ir pietiekami ilgs, kondensators izlīs.Lai izvairītos no šīs parādības, katram kondensatoram, kad tas tiek izmantots, ir jāpievieno diode.Turklāt elektrolītisko kondensatoru sprieguma pārsprieguma pretestība parasti ir 1,15 reizes Un, un labie var sasniegt 1,2 reizes Un.Tāpēc, izmantojot tos, dizaineriem jāņem vērā ne tikai līdzsvara darba spriegums, bet arī pārsprieguma spriegums.Rezumējot, var izveidot šādu salīdzināšanas tabulu starp plēves kondensatoriem un elektrolītiskajiem kondensatoriem, skatīt 1. att.

2. Lietojumprogrammu analīze

DC-Link kondensatoriem kā filtriem ir nepieciešama liela strāva un liela jauda.Piemērs ir jauna enerģijas transportlīdzekļa galvenā motora piedziņas sistēma, kā minēts 3. attēlā.Šajā lietojumprogrammā kondensators spēlē atsaistes lomu, un ķēdei ir augsta darba strāva.Plēves DC-Link kondensatora priekšrocība ir tā, ka tas spēj izturēt lielas darba strāvas (Irms).Ņemiet par piemēru 50-60kW jaunu enerģijas transportlīdzekļu parametrus, parametri ir šādi: darba spriegums 330 Vdc, pulsācijas spriegums 10Vrms, pulsācijas strāva 150Arms@10KHz.

Tad minimālo elektrisko jaudu aprēķina šādi:

To ir viegli ieviest plēves kondensatora projektēšanā.Pieņemot, ka tiek izmantoti elektrolītiskie kondensatori, ja ņem vērā 20mA/μF, elektrolītisko kondensatoru minimālo kapacitāti aprēķina, lai atbilstu iepriekšminētajiem parametriem:

Lai iegūtu šo kapacitāti, ir nepieciešami vairāki paralēli savienoti elektrolītiskie kondensatori.

Pārsprieguma lietojumos, piemēram, vieglais dzelzceļš, elektriskais autobuss, metro utt. Ņemot vērā, ka šīs jaudas ir savienotas ar lokomotīves pantogrāfu caur pantogrāfu, kontakts starp pantogrāfu un pantogrāfu transportēšanas laikā ir intermitīvs.Kad abi nesaskaras, strāvas padevi atbalsta DC-L tintes kondensators, un, kad kontakts tiek atjaunots, tiek ģenerēts pārspriegums.Sliktākais gadījums ir pilnīga izlāde no DC-Link kondensatora, kad tas ir atvienots, kad izlādes spriegums ir vienāds ar pantogrāfa spriegumu, un, atjaunojot kontaktu, iegūtais pārspriegums gandrīz divas reizes pārsniedz nominālo darba Un.Filmu kondensatoriem DC-Link kondensatoru var izmantot bez papildu apsvērumiem.Ja tiek izmantoti elektrolītiskie kondensatori, pārspriegums ir 1,2 Un.Kā piemēru ņemiet Šanhajas metro.Un = 1500 Vdc, elektrolītiskā kondensatora spriegums ir šāds:

Pēc tam seši 450 V kondensatori ir jāsavieno virknē.Ja plēves kondensatora dizains tiek izmantots no 600 V līdz 2000 V līdzstrāvas vai pat 3000 V līdzstrāvas, tas ir viegli sasniedzams.Turklāt enerģija kondensatora pilnīgas izlādes gadījumā veido īssavienojuma izlādi starp diviem elektrodiem, radot lielu ieslēgšanas strāvu caur DC-Link kondensatoru, kas parasti atšķiras elektrolītiskajiem kondensatoriem, lai tie atbilstu prasībām.

Turklāt, salīdzinot ar elektrolītiskajiem kondensatoriem, DC-Link plēves kondensatorus var konstruēt tā, lai sasniegtu ļoti zemu ESR (parasti zem 10mΩ un pat mazāku <1mΩ) un pašinduktivitāti LS (parasti zem 100nH un dažos gadījumos zem 10 vai 20nH). .Tas ļauj DC-Link plēves kondensatoru uzstādīt tieši IGBT modulī, kad tas tiek pielietots, ļaujot integrēt kopnes joslu DC-Link plēves kondensatorā, tādējādi novēršot nepieciešamību pēc īpaša IGBT absorbcijas kondensatora, izmantojot plēves kondensatorus, tādējādi ietaupot. dizainers ievērojamu naudas summu.2. att.un 3. attēlos dažu C3A un C3B produktu tehniskās specifikācijas.

3. Secinājums

Sākumā DC-Link kondensatori galvenokārt bija elektrolītiskie kondensatori izmaksu un izmēra apsvērumu dēļ.

Taču elektrolītiskos kondensatorus ietekmē sprieguma un strāvas noturība (daudz augstāka ESR salīdzinājumā ar plēves kondensatoriem), tāpēc, lai iegūtu lielu jaudu un atbilstu augstsprieguma izmantošanas prasībām, nepieciešams virknē un paralēli savienot vairākus elektrolītkondensatorus.Turklāt, ņemot vērā elektrolīta materiāla iztvaikošanu, tas regulāri jāmaina.Jauniem enerģijas lietojumiem parasti ir nepieciešams 15 gadu produkta kalpošanas laiks, tāpēc šajā periodā tas ir jānomaina 2 līdz 3 reizes.Tāpēc visas mašīnas pēcpārdošanas serviss rada ievērojamas izmaksas un neērtības.Attīstoties metalizācijas pārklājuma tehnoloģijai un plēves kondensatoru tehnoloģijai, ir bijis iespējams ražot augstas kapacitātes līdzstrāvas filtru kondensatorus ar spriegumu no 450 V līdz 1200 V vai pat augstāku ar īpaši plānu OPP plēvi (plānākā 2,7 µm, pat 2,4 µm), izmantojot drošības plēves iztvaicēšanas tehnoloģija.No otras puses, DC-Link kondensatoru integrācija ar kopnes joslu padara invertora moduļa konstrukciju kompaktāku un ievērojami samazina ķēdes izkliedēto induktivitāti, lai optimizētu ķēdi.