Šią savaitę tęsiame praėjusios savaitės straipsnį.

1.2 Elektrolitiniai kondensatoriai

Elektrolitiniuose kondensatoriuose naudojamas dielektrikas yra aliuminio oksidas, susidarantis aliuminio korozijai, kurio dielektrinė konstanta yra nuo 8 iki 8,5, o darbinis dielektrinis stipris yra apie 0,07 V/A (1 µm = 10000 A).Tačiau tokio storio pasiekti neįmanoma.Aliuminio sluoksnio storis sumažina elektrolitinių kondensatorių talpos koeficientą (specifinę talpą), nes aliuminio folija turi būti išgraviruota, kad susidarytų aliuminio oksido plėvelė, kad būtų geros energijos kaupimo savybės, o paviršius sudarys daug nelygių paviršių.Kita vertus, elektrolito savitoji varža yra 150Ωcm esant žemai įtampai ir 5kΩcm esant aukštai įtampai (500V).Didesnė elektrolito savitoji varža riboja RMS srovę, kurią gali atlaikyti elektrolitinis kondensatorius, paprastai iki 20 mA/µF.

Dėl šių priežasčių elektrolitiniai kondensatoriai yra skirti maksimaliai 450 V tipinei įtampai (kai kurie individualūs gamintojai projektuoja 600 V).Todėl norint gauti aukštesnes įtampas, būtina jas pasiekti nuosekliai jungiant kondensatorius.Tačiau dėl kiekvieno elektrolitinio kondensatoriaus izoliacijos varžos skirtumo, norint subalansuoti kiekvieno nuosekliai prijungto kondensatoriaus įtampą, prie kiekvieno kondensatoriaus turi būti prijungtas rezistorius.Be to, elektrolitiniai kondensatoriai yra poliarizuoti įrenginiai, o kai naudojama atvirkštinė įtampa viršija 1,5 karto Un, įvyksta elektrocheminė reakcija.Kai naudojama atvirkštinė įtampa yra pakankamai ilga, kondensatorius išsilieja.Siekiant išvengti šio reiškinio, diodas turi būti prijungtas prie kiekvieno kondensatoriaus, kai jis naudojamas.Be to, elektrolitinių kondensatorių įtampos šuolių atsparumas paprastai yra 1,15 karto Un, o gerųjų gali siekti 1,2 karto Un.Taigi projektuotojai, naudodami juos, turėtų atsižvelgti ne tik į pastovios būsenos darbinę įtampą, bet ir į viršįtampio įtampą.Apibendrinant galima nubraižyti tokią plėvelinių kondensatorių ir elektrolitinių kondensatorių palyginimo lentelę, žr.1 pav.

2. Taikymo analizė

DC-Link kondensatoriai kaip filtrai reikalauja didelės srovės ir didelės talpos.Pavyzdys yra naujos energijos transporto priemonės pagrindinė variklio pavaros sistema, kaip nurodyta 3 pav.Šioje programoje kondensatorius atlieka atsiejimo vaidmenį, o grandinė turi didelę darbinę srovę.Plėvelinio DC-Link kondensatoriaus pranašumas yra tas, kad jis gali atlaikyti dideles darbines sroves (Irms).Kaip pavyzdį paimkite 50–60 kW naujos energijos transporto priemonės parametrus, parametrai yra tokie: darbinė įtampa 330 Vdc, pulsavimo įtampa 10 Vrms, pulsacijos srovė 150 arms@10KHz.

Tada minimali elektros galia apskaičiuojama taip:

Tai lengva pritaikyti filmuojant kondensatorių.Darant prielaidą, kad naudojami elektrolitiniai kondensatoriai, jei atsižvelgiama į 20 mA/μF, minimali elektrolitinių kondensatorių talpa apskaičiuojama taip, kad atitiktų aukščiau nurodytus parametrus:

Norint gauti šią talpą, reikia lygiagrečiai prijungti kelis elektrolitinius kondensatorius.

Taikant viršįtampius, pvz., lengvuosius geležinkelius, elektra varomus autobusus, metro ir kt. Atsižvelgiant į tai, kad šios galios yra prijungtos prie lokomotyvo pantografo per pantografą, pantografo ir pantografo kontaktas gabenimo metu nutrūksta.Kai jie nesiliečia, maitinimas palaikomas DC-L rašalo kondensatoriumi, o atkūrus kontaktą susidaro per didelė įtampa.Blogiausias atvejis yra visiškas DC-Link kondensatoriaus iškrovimas atjungus, kai iškrovos įtampa lygi pantografo įtampai, o atstačius kontaktą susidaranti viršįtampa beveik du kartus viršija vardinį darbinį Un.Plėvelinių kondensatorių atveju DC-Link kondensatorius gali būti naudojamas be papildomo svarstymo.Jei naudojami elektrolitiniai kondensatoriai, viršįtampa yra 1,2 Un.Paimkite Šanchajaus metro kaip pavyzdį.Un = 1500 Vdc, atsižvelgiant į elektrolitinio kondensatoriaus įtampą:

Tada šeši 450 V kondensatoriai turi būti sujungti nuosekliai.Jei plėvelės kondensatoriaus konstrukcija naudojama nuo 600 Vdc iki 2000 Vdc ar net 3000 Vdc, tai lengva pasiekti.Be to, visiškai iškraunant kondensatorių, energija sudaro trumpojo jungimo išlydį tarp dviejų elektrodų, sukuriant didelę įjungimo srovę per DC-Link kondensatorių, kuri paprastai skiriasi elektrolitiniams kondensatoriams, kad atitiktų reikalavimus.

Be to, lyginant su elektrolitiniais kondensatoriais, DC-Link plėveliniai kondensatoriai gali būti suprojektuoti taip, kad pasiektų labai mažą ESR (paprastai mažiau nei 10 mΩ ir dar mažesnę <1 mΩ) ir savaiminio induktyvumo LS (paprastai mažiau nei 100 nH, o kai kuriais atvejais ir 10 arba 20 nH). .Tai leidžia DC-Link plėvelės kondensatorių montuoti tiesiai į IGBT modulį, kai jis naudojamas, todėl šynos juostą galima integruoti į DC-Link plėvelės kondensatorių, todėl naudojant plėvelinius kondensatorius nereikia naudoti specialaus IGBT sugeriamojo kondensatoriaus. dizaineris nemažą pinigų sumą.2 pav.ir 3 parodytos kai kurių C3A ir C3B produktų techninės specifikacijos.

3. Išvada

Pirmosiomis dienomis DC-Link kondensatoriai dažniausiai buvo elektrolitiniai kondensatoriai dėl kainos ir dydžio.

Tačiau elektrolitiniams kondensatoriams įtakos turi įtampos ir srovės atsparumas (daug didesnis ESR lyginant su plėveliniais kondensatoriais), todėl norint gauti didelę talpą ir atitikti aukštos įtampos naudojimo reikalavimus, būtina nuosekliai ir lygiagrečiai sujungti kelis elektrolitinius kondensatorius.Be to, atsižvelgiant į elektrolito medžiagos lakumą, jį reikia reguliariai keisti.Naujiems energijos tikslams paprastai reikia 15 metų, todėl per šį laikotarpį jį reikia pakeisti 2–3 kartus.Todėl visos mašinos aptarnavimas po pardavimo patiria nemažų išlaidų ir nepatogumų.Tobulėjant metalizavimo dengimo technologijoms ir plėvelinių kondensatorių technologijoms, buvo galima gaminti didelės talpos nuolatinės srovės filtrų kondensatorius, kurių įtampa nuo 450 V iki 1200 V ar net aukštesnė su itin plona OPP plėvele (ploniausia 2,7 µm, net 2,4 µm). saugos plėvelės garinimo technologija.Kita vertus, DC-Link kondensatorių integravimas su šynų juosta daro keitiklio modulio dizainą kompaktiškesnį ir labai sumažina grandinės induktyvumą, kad būtų optimizuota grandinė.