Оваа недела продолжуваме со минатонеделната статија.

1.2 Електролитски кондензатори

Диелектрикот што се користи во електролитски кондензатори е алуминиум оксид формиран од корозија на алуминиум, со диелектрична константа од 8 до 8,5 и работна диелектрична јачина од околу 0,07 V/A (1µm=10000A).Сепак, не е можно да се постигне таква дебелина.Дебелината на алуминиумскиот слој го намалува факторот на капацитет (специфична капацитивност) на електролитските кондензатори бидејќи алуминиумската фолија треба да се гравира за да се формира филм од алуминиум оксид за да се добијат добри карактеристики за складирање енергија, а површината ќе формира многу нерамни површини.Од друга страна, отпорноста на електролитот е 150Ωcm за низок напон и 5kΩcm за висок напон (500V).Поголемата отпорност на електролитот ја ограничува RMS струјата што може да ја издржи електролитскиот кондензатор, обично на 20 mA/µF.

Поради овие причини електролитичките кондензатори се дизајнирани за максимален напон од 450V типичен (некои индивидуални производители дизајнираат за 600V).Затоа, за да се добијат повисоки напони потребно е да се постигнат со поврзување на кондензатори во серија.Меѓутоа, поради разликата во отпорот на изолација на секој електролитски кондензатор, мора да се поврзе отпорник на секој кондензатор за да се балансира напонот на секој сериски поврзан кондензатор.Покрај тоа, електролитски кондензатори се поларизирани уреди и кога применетиот обратен напон надминува 1,5 пати Un, се јавува електрохемиска реакција.Кога применетиот обратен напон е доволно долг, кондензаторот ќе се излее.За да се избегне оваа појава, треба да се поврзе диода до секој кондензатор кога се користи.Освен тоа, отпорноста на пренапони на електролитски кондензатори е генерално 1,15 пати Un, а добрите можат да достигнат 1,2 пати Un.Значи, дизајнерите треба да го земат предвид не само работниот напон во стабилна состојба, туку и пренапонскиот напон кога ги користат.Накратко, може да се нацрта следната споредбена табела помеѓу филмски кондензатори и електролитски кондензатори, видете на Сл.1.

2. Анализа на апликации

DC-Link кондензаторите како филтри бараат дизајни со висока струја и висок капацитет.Пример е главниот моторен погонски систем на ново енергетско возило како што е споменато на сл.3.Во оваа апликација, кондензаторот игра улога на одвојување и колото има висока работна струја.Филмскиот DC-Link кондензатор има предност што може да издржи големи работни струи (Irms).Земете ги за пример параметрите на возилото со нова енергија од 50~60 kW, параметрите се следни: работен напон 330 Vdc, напон на бранување 10 Vrms, струја на бранување 150 Arms@10KHz.

Тогаш минималниот електричен капацитет се пресметува како:

Ова е лесно за имплементација за дизајн на филмски кондензатор.Под претпоставка дека се користат електролитски кондензатори, ако се земат предвид 20 mA/μF, минималната капацитивност на електролитските кондензатори се пресметува за да ги исполни горенаведените параметри на следниов начин:

Ова бара повеќе електролитски кондензатори паралелно поврзани за да се добие оваа капацитивност.

Во апликациите со прекумерен напон, како што се лесна железница, електричен автобус, метро, ​​итн. Имајќи предвид дека овие моќи се поврзани со пантографот на локомотивата преку пантографот, контактот помеѓу пантографот и пантографот е прекинат за време на транспортното патување.Кога двете не се во контакт, напојувањето е поддржано од кондензаторот за мастило DC-L, а кога контактот е обновен, се создава пренапон.Најлош случај е целосно празнење од страна на кондензаторот DC-Link кога е исклучен, каде што напонот на празнење е еднаков на напонот на пантографот, а кога контактот е обновен, добиениот пренапон е речиси два пати поголем од номиналниот работен Un.За филмски кондензатори, кондензаторот DC-Link може да се ракува без дополнително внимание.Ако се користат електролитски кондензатори, пренапонот е 1,2 Un.Земете го како пример метрото во Шангај.Un=1500Vdc, за електролитски кондензатор да се земе предвид напонот е:

Потоа шесте кондензатори од 450V треба да се поврзат во серија.Ако дизајнот на филмскиот кондензатор се користи во 600Vdc до 2000Vdc или дури и 3000Vdc лесно се постигнува.Дополнително, енергијата во случај на целосно празнење на кондензаторот формира празнење на краток спој помеѓу двете електроди, генерирајќи голема приливна струја низ кондензаторот DC-Link, што обично е различно за електролитски кондензатори да ги задоволат барањата.

Дополнително, во споредба со електролитски кондензатори, филмските кондензатори со DC-Link можат да бидат дизајнирани да постигнуваат многу низок ESR (обично под 10mΩ, па дури и помал <1mΩ) и самоиндуктивност LS (обично под 100nH, а во некои случаи и под 10 или 20nH) .Ова овозможува DC-Link филмскиот кондензатор да се инсталира директно во IGBT модулот кога се применува, овозможувајќи шината да се интегрира во филмскиот кондензатор DC-Link, со што се елиминира потребата за посветен кондензатор за апсорбер IGBT кога се користат филмски кондензатори, заштедувајќи дизајнерот значителна сума на пари.Сл.2.и 3 ги прикажуваат техничките спецификации на некои од производите C3A и C3B.

3. Заклучок

Во раните денови, DC-Link кондензаторите беа главно електролитски кондензатори поради трошоците и големината.

Сепак, на електролитски кондензатори влијае способноста да издржат напон и струја (многу повисока ESR во споредба со филмските кондензатори), па затоа е неопходно да се поврзат неколку електролитски кондензатори во серија и паралелно за да се добие голем капацитет и да се задоволат барањата за користење на висок напон.Дополнително, имајќи ја предвид испарливоста на електролитниот материјал, тој треба редовно да се заменува.Новите енергетски апликации генерално бараат животен век на производот од 15 години, па затоа мора да се замени 2 до 3 пати во овој период.Затоа, има значителни трошоци и непријатности во пост-продажната услуга на целата машина.Со развојот на технологијата за премачкување со метализација и технологијата за кондензатор на филм, можно е да се произведат кондензатори со висок капацитет DC филтер со напон од 450 V до 1200 V или уште поголем со ултра тенок OPP филм (најтенок 2,7 µm, дури и 2,4 µm) користејќи технологија за испарување на безбедносен филм.Од друга страна, интеграцијата на кондензаторите DC-Link со магистралната лента го прави дизајнот на модулот на инвертерот покомпактен и во голема мера ја намалува заскитаната индуктивност на колото за да се оптимизира колото.