Այս շաբաթ մենք շարունակում ենք նախորդ շաբաթվա հոդվածը։

1.2 Էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորներ

Էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորներում օգտագործվող դիէլեկտրիկը ալյումինի կոռոզիայի միջոցով առաջացող ալյումինի օքսիդն է՝ 8-ից 8.5 դիէլեկտրիկ հաստատունով և մոտ 0.07 Վ/Ա (1 մկմ=10000 Ա) աշխատանքային դիէլեկտրիկ ամրությամբ։ Սակայն նման հաստության հասնել հնարավոր չէ։ Ալյումինի շերտի հաստությունը նվազեցնում է էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորների տարողության գործակիցը (տեսակարար տարողունակությունը), քանի որ ալյումինե փայլաթիթեղը պետք է փորագրվի՝ ալյումինի օքսիդային թաղանթ ձևավորելու համար՝ էներգիայի լավ կուտակման բնութագրեր ստանալու համար, և մակերեսը կձևավորի բազմաթիվ անհարթ մակերեսներ։ Մյուս կողմից, էլեկտրոլիտի դիմադրությունը 150Ω սմ է ցածր լարման համար և 5 կΩ սմ՝ բարձր լարման համար (500 Վ)։ Էլեկտրոլիտի ավելի բարձր դիմադրությունը սահմանափակում է էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորի կողմից դիմանալի RMS հոսանքը, սովորաբար մինչև 20 մԱ/μՖ։

Այս պատճառներով էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորները նախագծված են առավելագույնը 450 Վ լարման համար (որոշ արտադրողներ նախագծում են 600 Վ լարման համար): Հետևաբար, ավելի բարձր լարումներ ստանալու համար անհրաժեշտ է դրանք ստանալ՝ կոնդենսատորները հաջորդաբար միացնելով: Այնուամենայնիվ, յուրաքանչյուր էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորի մեկուսացման դիմադրության տարբերության պատճառով, յուրաքանչյուր կոնդենսատորին պետք է միացված լինի դիմադրություն՝ յուրաքանչյուր հաջորդաբար միացված կոնդենսատորի լարումը հավասարակշռելու համար: Բացի այդ, էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորները բևեռացված սարքեր են, և երբ կիրառվող հակադարձ լարումը գերազանցում է 1.5 անգամ Un-ը, տեղի է ունենում էլեկտրաքիմիական ռեակցիա: Երբ կիրառվող հակադարձ լարումը բավականաչափ երկար է, կոնդենսատորը կթափվի: Այս երևույթից խուսափելու համար, յուրաքանչյուր կոնդենսատորի կողքին պետք է միացված լինի դիոդ, երբ այն օգտագործվում է: Բացի այդ, էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորների լարման ալիքային դիմադրությունը սովորաբար 1.15 անգամ Un է, իսկ լավ կոնդենսատորներինը կարող է հասնել 1.2 անգամ Un-ի: Այսպիսով, նախագծողները դրանք օգտագործելիս պետք է հաշվի առնեն ոչ միայն կայուն վիճակի աշխատանքային լարումը, այլև ալիքային լարումը: Ամփոփելով՝ կարելի է կազմել հետևյալ համեմատական ​​աղյուսակը թաղանթային կոնդենսատորների և էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորների միջև, տե՛ս Նկար 1-ը:

2. Դիմումի վերլուծություն

Որպես ֆիլտրեր՝ DC-Link կոնդենսատորները պահանջում են բարձր հոսանքի և բարձր հզորության կառուցվածքներ: Օրինակ՝ նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցի գլխավոր շարժիչի փոխանցման համակարգը, ինչպես նշված է Նկար 3-ում: Այս կիրառման մեջ կոնդենսատորը կատարում է անջատիչի դեր, և սխեման ունի բարձր աշխատանքային հոսանք: Թաղանթային DC-Link կոնդենսատորն ունի մեծ աշխատանքային հոսանքներին (Irms) դիմակայելու առավելություն: Վերցրեք որպես օրինակ 50~60 կՎտ նոր էներգետիկ տրանսպորտային միջոցի պարամետրերը, պարամետրերն են՝ աշխատանքային լարում՝ 330 Վ հաստատուն հոսանք, ալիքային լարում՝ 10 Վմվ, ալիքային հոսանք՝ 150Arms@10KHz:

Այնուհետև նվազագույն էլեկտրական հզորությունը հաշվարկվում է հետևյալ կերպ.

Սա հեշտ է իրականացնել թաղանթային կոնդենսատորների նախագծման դեպքում: Ենթադրելով, որ օգտագործվում են էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորներ, եթե հաշվի ենք առնում 20մԱ/μՖ, էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորների նվազագույն տարողունակությունը հաշվարկվում է վերը նշված պարամետրերին համապատասխանելու համար հետևյալ կերպ.

Այս տարողունակությունը ստանալու համար անհրաժեշտ է զուգահեռաբար միացված մի քանի էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորներ։

Գերլարման կիրառություններում, ինչպիսիք են թեթև երկաթուղին, էլեկտրական ավտոբուսը, մետրոն և այլն: Հաշվի առնելով, որ այս հոսանքները միացված են շոգեքարշի պանտոգրաֆին պանտոգրաֆի միջոցով, պանտոգրաֆի և պանտոգրաֆի միջև շփումը ընդհատվում է տեղափոխման ընթացքում: Երբ երկուսը շփման մեջ չեն, էլեկտրամատակարարումը ապահովվում է DC-L թանաքային կոնդենսատորով, և երբ շփումը վերականգնվում է, առաջանում է գերլարում: Ամենավատ դեպքը DC-Link կոնդենսատորի լրիվ լիցքաթափումն է անջատման դեպքում, որտեղ լիցքաթափման լարումը հավասար է պանտոգրաֆի լարմանը, և երբ շփումը վերականգնվում է, արդյունքում առաջացող գերլարումը գրեթե կրկնակի գերազանցում է անվանական աշխատանքային Un-ը: Թաղանթային կոնդենսատորների դեպքում DC-Link կոնդենսատորը կարող է կառավարվել առանց լրացուցիչ հաշվի առնելու: Եթե օգտագործվում են էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորներ, գերլարումը 1.2 Un է: Որպես օրինակ վերցրեք Շանհայի մետրոն: Un=1500Vdc, էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորի համար հաշվի առնելու լարումը հետևյալն է.

Այնուհետև վեց 450 Վ կոնդենսատորները պետք է միացվեն հաջորդաբար։ Եթե օգտագործվում է թաղանթային կոնդենսատորի դիզայն, 600 Վ հաստատուն հոսանքից մինչև 2000 Վ հաստատուն հոսանք կամ նույնիսկ 3000 Վ հաստատուն հոսանք հեշտությամբ կարելի է հասնել։ Բացի այդ, կոնդենսատորի լրիվ լիցքաթափման դեպքում էներգիան կարճ միացման լիցքաթափում է առաջացնում երկու էլեկտրոդների միջև՝ առաջացնելով մեծ ներհոսքային հոսանք DC-Link կոնդենսատորի միջով, որը սովորաբար տարբերվում է էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորների համար՝ պահանջները բավարարելու համար։

Բացի այդ, էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորների համեմատ, DC-Link թաղանթային կոնդենսատորները կարող են նախագծվել շատ ցածր ESR (սովորաբար 10 մΩ-ից ցածր և նույնիսկ <1 մΩ) և ինքնաինդուկտիվության LS (սովորաբար 100 նՀ-ից ցածր, իսկ որոշ դեպքերում՝ 10 կամ 20 նՀ-ից ցածր) հասնելու համար: Սա թույլ է տալիս DC-Link թաղանթային կոնդենսատորը տեղադրել անմիջապես IGBT մոդուլի մեջ, երբ այն կիրառվում է, թույլ տալով, որ շղարշը ինտեգրվի DC-Link թաղանթային կոնդենսատորի մեջ, այդպիսով վերացնելով թաղանթային կոնդենսատորներ օգտագործելիս հատուկ IGBT կլանիչ կոնդենսատորի անհրաժեշտությունը, խնայելով նախագծողին զգալի գումար: Նկար 2-ը և 3-ը ցույց են տալիս C3A և C3B որոշ արտադրանքի տեխնիկական բնութագրերը:

3. Եզրակացություն

Սկզբնական շրջանում DC-Link կոնդենսատորները հիմնականում էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորներ էին՝ գնի և չափսերի նկատառումներից ելնելով:

Սակայն էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորների վրա ազդում է լարման և հոսանքի դիմադրողականությունը (էլեկտրոլիտային արագությունը շատ ավելի բարձր է թաղանթային կոնդենսատորների համեմատ), ուստի մեծ հզորություն ստանալու և բարձր լարման օգտագործման պահանջները բավարարելու համար անհրաժեշտ է միացնել մի քանի էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորներ շարքով և զուգահեռաբար։ Բացի այդ, հաշվի առնելով էլեկտրոլիտային նյութի գոլորշիացումը, այն պետք է պարբերաբար փոխարինվի։ Նոր էներգետիկ կիրառությունները սովորաբար պահանջում են 15 տարվա արտադրանքի կյանքի տևողություն, ուստի այս ժամանակահատվածում այն ​​պետք է փոխարինվի 2-3 անգամ։ Հետևաբար, ամբողջ մեքենայի վաճառքից հետո սպասարկման մեջ կա զգալի ծախս և անհարմարություն։ Մետաղացման ծածկույթի տեխնոլոգիայի և թաղանթային կոնդենսատորի տեխնոլոգիայի զարգացման շնորհիվ հնարավոր է դարձել արտադրել բարձր հզորության DC ֆիլտրի կոնդենսատորներ՝ 450 Վ-ից մինչև 1200 Վ կամ նույնիսկ ավելի բարձր լարմամբ՝ գերբարակ OPP թաղանթով (ամենաբարակը՝ 2.7 մկմ, նույնիսկ 2.4 մկմ)՝ օգտագործելով անվտանգության թաղանթի գոլորշիացման տեխնոլոգիա։ Մյուս կողմից, DC-Link կոնդենսատորների ինտեգրումը շղթայական լարի հետ ինվերտորի մոդուլի դիզայնը դարձնում է ավելի կոմպակտ և զգալիորեն նվազեցնում է շղթայի թափառող ինդուկտիվությունը՝ շղթան օպտիմալացնելու համար։