Sa linggong ito magpapatuloy kami sa artikulo noong nakaraang linggo.

1.2 Electrolytic capacitors

Ang dielectric na ginagamit sa mga electrolytic capacitor ay aluminum oxide na nabuo sa pamamagitan ng corrosion ng aluminum, na may dielectric constant na 8 hanggang 8.5 at isang gumaganang dielectric na lakas na humigit-kumulang 0.07V/A (1µm=10000A).Gayunpaman, hindi posible na makamit ang gayong kapal.Ang kapal ng aluminum layer ay binabawasan ang capacity factor (specific capacitance) ng mga electrolytic capacitor dahil ang aluminum foil ay kailangang maukit upang makabuo ng aluminum oxide film upang makakuha ng magandang katangian ng imbakan ng enerhiya, at ang ibabaw ay bubuo ng maraming hindi pantay na ibabaw.Sa kabilang banda, ang resistivity ng electrolyte ay 150Ωcm para sa mababang boltahe at 5kΩcm para sa mataas na boltahe (500V).Ang mas mataas na resistivity ng electrolyte ay naglilimita sa kasalukuyang RMS na maaaring mapaglabanan ng electrolytic capacitor, karaniwang sa 20mA/µF.

Para sa mga kadahilanang ito ang mga electrolytic capacitor ay idinisenyo para sa maximum na boltahe na karaniwang 450V (ilang mga indibidwal na tagagawa ay nagdidisenyo para sa 600V).Samakatuwid, upang makakuha ng mas mataas na mga boltahe, kinakailangan upang makamit ang mga ito sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga capacitor sa serye.Gayunpaman, dahil sa pagkakaiba sa resistensya ng pagkakabukod ng bawat electrolytic capacitor, ang isang risistor ay dapat na konektado sa bawat kapasitor upang balansehin ang boltahe ng bawat serye na konektado sa kapasitor.Bilang karagdagan, ang mga electrolytic capacitor ay mga polarized na aparato, at kapag ang inilapat na reverse boltahe ay lumampas sa 1.5 beses Un, isang electrochemic reaction ang nangyayari.Kapag ang inilapat na reverse boltahe ay sapat na mahaba, ang kapasitor ay lalabas.Upang maiwasan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang isang diode ay dapat na konektado sa tabi ng bawat kapasitor kapag ginamit ito.Bilang karagdagan, ang boltahe ng surge resistance ng mga electrolytic capacitor ay karaniwang 1.15 beses Un, at ang mabubuti ay maaaring umabot ng 1.2 beses Un.Kaya dapat isaalang-alang ng mga taga-disenyo hindi lamang ang steady-state working voltage kundi pati na rin ang surge voltage kapag ginagamit ang mga ito.Sa buod, ang sumusunod na talahanayan ng paghahambing sa pagitan ng mga film capacitor at electrolytic capacitor ay maaaring iguhit, tingnan ang Fig.1.

2. Pagsusuri ng Aplikasyon

Ang mga capacitor ng DC-Link bilang mga filter ay nangangailangan ng mataas na kasalukuyang at mataas na kapasidad na disenyo.Ang isang halimbawa ay ang pangunahing sistema ng pagmamaneho ng motor ng isang bagong sasakyang pang-enerhiya tulad ng nabanggit sa Fig.3.Sa application na ito ang kapasitor ay gumaganap ng isang decoupling role at ang circuit ay nagtatampok ng mataas na operating kasalukuyang.Ang film na DC-Link capacitor ay may kalamangan na makatiis ng malalaking operating currents (Irms).Kunin ang 50~60kW bagong mga parameter ng sasakyan ng enerhiya bilang isang halimbawa, ang mga parameter ay ang mga sumusunod: operating voltage 330 Vdc, ripple voltage 10Vrms, ripple current 150Arms@10KHz.

Pagkatapos ang minimum na kapasidad ng kuryente ay kinakalkula bilang:

Madali itong ipatupad para sa disenyo ng kapasitor ng pelikula.Ipagpalagay na ang mga electrolytic capacitor ay ginagamit, kung 20mA/μF ang isasaalang-alang, ang minimum na kapasidad ng mga electrolytic capacitor ay kinakalkula upang matugunan ang mga parameter sa itaas tulad ng sumusunod:

Nangangailangan ito ng maramihang mga electrolytic capacitor sa parallel na konektado upang makuha ang kapasidad na ito.

Sa sobrang boltahe na mga aplikasyon, tulad ng light rail, electric bus, subway, atbp. Isinasaalang-alang na ang mga kapangyarihang ito ay konektado sa lokomotibong pantograph sa pamamagitan ng pantograph, ang kontak sa pagitan ng pantograph at pantograph ay paputol-putol sa panahon ng paglalakbay sa transportasyon.Kapag ang dalawa ay hindi nakikipag-ugnayan, ang power supply ay sinusuportahan ng DC-L ink capacitor, at kapag ang contact ay naibalik, ang sobrang boltahe ay nabuo.Ang pinakamasamang kaso ay isang kumpletong discharge ng DC-Link capacitor kapag nadiskonekta, kung saan ang discharge boltahe ay katumbas ng pantograph boltahe, at kapag ang contact ay naibalik, ang nagreresultang over-boltahe ay halos dalawang beses ang rate ng operating Un.Para sa mga film capacitor ang DC-Link capacitor ay maaaring hawakan nang walang karagdagang pagsasaalang-alang.Kung gagamitin ang mga electrolytic capacitor, ang over-voltage ay 1.2Un.Kunin ang Shanghai metro bilang isang halimbawa.Un=1500Vdc, para sa electrolytic capacitor na isaalang-alang ang boltahe ay:

Pagkatapos ay ang anim na 450V capacitor ay dapat na konektado sa serye.Kung ang disenyo ng film capacitor ay ginagamit sa 600Vdc hanggang 2000Vdc o kahit na 3000Vdc ay madaling makamit.Bilang karagdagan, ang enerhiya sa kaso ng ganap na paglabas ng kapasitor ay bumubuo ng isang maikling circuit discharge sa pagitan ng dalawang electrodes, na bumubuo ng isang malaking inrush na kasalukuyang sa pamamagitan ng DC-Link capacitor, na karaniwang naiiba para sa mga electrolytic capacitor upang matugunan ang mga kinakailangan.

Bilang karagdagan, kumpara sa mga electrolytic capacitor DC-Link film capacitors ay maaaring idinisenyo upang makamit ang napakababang ESR (karaniwang mas mababa sa 10mΩ, at mas mababa pa sa <1mΩ) at self-inductance LS (karaniwang mas mababa sa 100nH, at sa ilang mga kaso sa ibaba 10 o 20nH) .Nagbibigay-daan ito sa DC-Link film capacitor na direktang mai-install sa IGBT module kapag inilapat, na nagpapahintulot sa bus bar na maisama sa DC-Link film capacitor, kaya inaalis ang pangangailangan para sa isang dedikadong IGBT absorber capacitor kapag gumagamit ng film capacitor, na nakakatipid. ang taga-disenyo ng isang malaking halaga ng pera.Fig.2.at 3 ay nagpapakita ng mga teknikal na detalye ng ilan sa mga produkto ng C3A at C3B.

3. Konklusyon

Sa mga unang araw, ang mga capacitor ng DC-Link ay halos mga electrolytic capacitor dahil sa mga pagsasaalang-alang sa gastos at laki.

Gayunpaman, ang mga electrolytic capacitor ay apektado ng boltahe at kasalukuyang makatiis na kakayahan (mas mataas ang ESR kumpara sa mga capacitor ng pelikula), kaya kinakailangan na ikonekta ang ilang mga electrolytic capacitor sa serye at parallel upang makakuha ng malaking kapasidad at matugunan ang mga kinakailangan ng paggamit ng mataas na boltahe.Bilang karagdagan, isinasaalang-alang ang volatilization ng electrolyte material, dapat itong palitan nang regular.Ang mga bagong aplikasyon ng enerhiya ay karaniwang nangangailangan ng buhay ng produkto na 15 taon, kaya dapat itong palitan ng 2 hanggang 3 beses sa panahong ito.Samakatuwid, mayroong isang malaking gastos at abala sa serbisyo pagkatapos ng pagbebenta ng buong makina.Sa pag-unlad ng teknolohiya ng metallization coating at teknolohiya ng film capacitor, naging posible na makabuo ng high-capacity DC filter capacitors na may boltahe mula 450V hanggang 1200V o mas mataas pa gamit ang ultra-thin OPP film (ang pinakamanipis na 2.7µm, kahit 2.4µm) gamit ang teknolohiya ng pagsingaw ng pelikula sa kaligtasan.Sa kabilang banda, ang pagsasama ng DC-Link capacitors sa bus bar ay ginagawang mas compact ang disenyo ng inverter module at lubos na binabawasan ang stray inductance ng circuit upang ma-optimize ang circuit.