Hierdie week gaan ons voort met verlede week se artikel.

1.2 Elektrolitiese kapasitors

Die diëlektrikum wat in elektrolitiese kapasitors gebruik word, is aluminiumoksied wat gevorm word deur korrosie van aluminium, met 'n diëlektriese konstante van 8 tot 8.5 en 'n werkende diëlektriese sterkte van ongeveer 0.07V/A (1µm=10000A).Dit is egter nie moontlik om so 'n dikte te bereik nie.Die dikte van aluminiumlaag verminder die kapasiteitsfaktor (spesifieke kapasitansie) van elektrolitiese kapasitors omdat die aluminiumfoelie geëts moet word om 'n aluminiumoksiedfilm te vorm om goeie energiebergingseienskappe te verkry, en die oppervlak sal baie ongelyke oppervlaktes vorm.Aan die ander kant is die weerstand van elektroliet 150Ωcm vir lae spanning en 5kΩcm vir hoë spanning (500V).Die hoër weerstand van die elektroliet beperk die RMS-stroom wat die elektrolitiese kapasitor kan weerstaan, tipies tot 20mA/µF.

Om hierdie redes is elektrolitiese kapasitors ontwerp vir maksimum spanning van 450V tipies (sommige individuele vervaardigers ontwerp vir 600V).Daarom, om hoër spanning te verkry, is dit nodig om dit te bereik deur kapasitors in serie te koppel.As gevolg van die verskil in isolasieweerstand van elke elektrolitiese kapasitor, moet 'n weerstand aan elke kapasitor gekoppel word om die spanning van elke seriegekoppelde kapasitor te balanseer.Daarbenewens is elektrolitiese kapasitors gepolariseerde toestelle, en wanneer die toegepaste omgekeerde spanning 1,5 keer Un oorskry, vind 'n elektrochemiese reaksie plaas.Wanneer die toegepaste terugspanning lank genoeg is, sal die kapasitor uitstort.Om hierdie verskynsel te vermy, moet 'n diode langs elke kapasitor gekoppel word wanneer dit gebruik word.Boonop is die spanningstootweerstand van elektrolitiese kapasitors oor die algemeen 1,15 keer Un, en die goeies kan 1,2 keer Un bereik.Die ontwerpers moet dus nie net die bestendige werkspanning oorweeg nie, maar ook die oplewingspanning wanneer hulle dit gebruik.Ter opsomming kan die volgende vergelykingstabel tussen filmkapasitors en elektrolitiese kapasitors geteken word, sien Fig.1.

2. Toepassingsanalise

DC-Link kapasitors as filters vereis hoë stroom en hoë kapasiteit ontwerpe.'n Voorbeeld is die hoofmotoraandrywingstelsel van 'n nuwe energievoertuig soos in Fig.3 genoem.In hierdie toepassing speel die kapasitor 'n ontkoppelingsrol en die stroombaan het 'n hoë bedryfsstroom.Die film DC-Link kapasitor het die voordeel dat dit groot bedryfsstrome (Irms) kan weerstaan.Neem 50~60kW nuwe energie voertuig parameters as 'n voorbeeld, die parameters is soos volg: bedryfspanning 330 Vdc, rimpel spanning 10Vrms, rimpel stroom 150Arms@10KHz.

Dan word die minimum elektriese kapasiteit bereken as:

Dit is maklik om te implementeer vir filmkapasitorontwerp.As aanvaar word dat elektrolitiese kapasitors gebruik word, as 20mA/μF in ag geneem word, word die minimum kapasitansie van die elektrolitiese kapasitors bereken om soos volg aan die bogenoemde parameters te voldoen:

Dit vereis veelvuldige elektrolitiese kapasitors wat parallel gekoppel is om hierdie kapasitansie te verkry.

In oorspanningtoepassings, soos ligte spoor, elektriese bus, moltrein, ens. As in ag geneem word dat hierdie kragte deur die stroomafnemer aan die lokomotief-stroomafnemer gekoppel is, is die kontak tussen die stroomafnemer en die stroomafnemer intermitterend tydens die vervoerreis.Wanneer die twee nie in kontak is nie, word die kragtoevoer deur die DC-L-inkkapasitor ondersteun, en wanneer die kontak herstel word, word die oorspanning opgewek.Die ergste geval is 'n volledige ontlading deur die DC-Link-kapasitor wanneer dit ontkoppel is, waar die ontladingsspanning gelyk is aan die pantograafspanning, en wanneer kontak herstel word, is die gevolglike oorspanning byna twee keer die aangewysde werkende Un.Vir filmkapasitors kan die DC-Link kapasitor hanteer word sonder bykomende oorweging.As elektrolitiese kapasitors gebruik word, is die oorspanning 1.2Un.Neem Shanghai metro as 'n voorbeeld.Un=1500Vdc, vir elektrolitiese kapasitor om die spanning te oorweeg, is:

Dan moet die ses 450V kapasitors in serie gekoppel word.As filmkapasitorontwerp in 600Vdc tot 2000Vdc of selfs 3000Vdc gebruik word, word maklik bereik.Daarbenewens vorm die energie in die geval van ten volle ontlading van die kapasitor 'n kortsluiting ontlading tussen die twee elektrodes, wat 'n groot aanloopstroom deur die DC-Link kapasitor genereer, wat gewoonlik anders is vir elektrolitiese kapasitors om aan die vereistes te voldoen.

Daarbenewens, in vergelyking met elektrolitiese kapasitors kan DC-Link film kapasitors ontwerp word om baie lae ESR (tipies onder 10mΩ, en selfs laer <1mΩ) en selfinduktansie LS (tipies onder 100nH, en in sommige gevalle onder 10 of 20nH) te bereik. .Dit laat die DC-Link filmkapasitor toe om direk in die IGBT-module geïnstalleer te word wanneer dit toegepas word, sodat die busstaaf in die DC-Link filmkapasitor geïntegreer kan word, en sodoende die behoefte aan 'n toegewyde IGBT-absorberkapasitor uitskakel wanneer filmkapasitors gebruik word, wat bespaar die ontwerper 'n aansienlike bedrag geld.Fig.2.en 3 toon die tegniese spesifikasies van sommige van C3A- en C3B-produkte.

3. Gevolgtrekking

In die vroeë dae was DC-Link kapasitors meestal elektrolitiese kapasitors as gevolg van koste en grootte oorwegings.

Elektrolitiese kapasitors word egter beïnvloed deur spanning en stroomweerstandvermoë (baie hoër ESR in vergelyking met filmkapasitors), dus is dit nodig om verskeie elektrolitiese kapasitors in serie en parallel te koppel om groot kapasiteit te verkry en aan die vereistes van hoëspanninggebruik te voldoen.Daarbenewens, met inagneming van die vervlugtiging van elektrolietmateriaal, moet dit gereeld vervang word.Nuwe energietoepassings vereis oor die algemeen 'n produklewe van 15 jaar, dus moet dit 2 tot 3 keer gedurende hierdie tydperk vervang word.Daarom is daar 'n aansienlike koste en ongerief in die na-verkope diens van die hele masjien.Met die ontwikkeling van metallisasie coating tegnologie en film kapasitor tegnologie, was dit moontlik om hoë-kapasiteit DC filter kapasitors met spanning van 450V tot 1200V of selfs hoër met ultra-dun OPP film (die dunste 2.7µm, selfs 2.4µm) te vervaardig met behulp van veiligheidsfilmverdampingstegnologie.Aan die ander kant maak die integrasie van DC-Link kapasitors met die busstaaf die omskakelaarmodule-ontwerp meer kompak en verminder die verdwaalde induktansie van die stroombaan aansienlik om die stroombaan te optimaliseer.