Funkcija i odabir kondenzatora istosmjerne veze

I. Osnovne funkcije kondenzatilia istosmjernog međukruga

Kondenzator istosmjernog međukruga obično se nalaze između ispravljača (ili drugog izvora istosmjerne struje) i pretvarača te su ključne komponente u opremi kao što su pretvarači frekvencije, izvori napajanja pretvarača i UPS. Njihove glavne funkcije mogu se sažeti u sljedeće četiri točke:

1. Stabilizirajte napon istosmjerne sabirnice (regulacija napona)
Funkcija: Izmjenjivači (kao što su IGBT) prebacuju se na visokim frekvencijama, izvlačeći jako pulsirajuću struju iz DC sabirnice. To rezultira značajnim valovitošću napona istosmjerne sabirnice.
Ponašanje kondenzatora: Kada je sklopni tranzistor uključen i struja se povećava, kondenzator se prazni, osiguravajući trenutnu energiju opterećenju i sprječavajući nagli pad napona sabirnice; kada je prekidački tranzistor isključen, kondenzator se puni, apsorbirajući energiju iz izvora napajanja i sprječavajući skok napona sabirnice. Djeluje poput "rezervoara", ublažava fluktuacije u protoku (struja) i održava stabilnu razinu vode (napon).

2. Omogućite trenutnu vršnu struju (osigurajte jalovu snagu)
Primjena: Suvremeni motorni pogoni zahtijevaju brz dinamički odziv. Kada se opterećenje iznenada poveća, pretvarač treba trenutačno osigurati veliku struju. Zbog parazitske induktivnosti istosmjernog napajanja i prednjih vodova, oni ne mogu trenutno osigurati tako veliku struju.
Ponašanje kondenzatora: Zbog svog niskog unutarnjeg otpora (ESL/ESR), kondenzatori mogu vrlo brzo osloboditi pohranjenu energiju, osiguravajući pretvaraču potrebnu trenutnu vršnu struju i osiguravajući sposobnost brzog odziva pogona.

3. Apsorbira visokofrekventni šum i valovitost (filtriranje)
Funkcija: Brzo uključivanje i isključivanje sklopnih uređaja generira visokofrekventnu sklopnu buku, koja se zrači ili provodi van kroz vod.
Ponašanje kondenzatora: Kondenzatori istosmjernog međukruga pružaju petlju niske impedancije za ove visokofrekventne komponente buke, dopuštajući njihovu lokalnu apsorpciju, sprječavajući smetnje buke u uzvodnom krugu ispravljača ili električnoj mreži, a također sprječavajući da utječu na nizvodni kontrolni krug.

4. Potisnite povratnu informaciju o energiji induktora
Funkcija: U motornom pogonu, kada je motor u stanju generatora (kao što je kočenje ili spuštanje teških predmeta), energija će se vraćati sa strane motora na DC sabirnicu.
Ponašanje kondenzatora: Kondenzator može apsorbirati ovu povratnu energiju, sprječavajući previsoko pumpanje napona istosmjerne sabirnice, štiteći tako sklopne uređaje od prenaponskog kvara. (U slučajevima jake povratne veze energije, obično su potrebni kočni otpornik i kočna jedinica.)

II. Ključne točke za odabir kondenzatora istosmjernog međukruga
Prilikom odabira kondenzatora istosmjernog međukruga potrebno je uzeti u obzir sljedeće ključne parametre:

1. Nazivni napon
Izračun: Napon mora biti veći od mogućeg napona DC sabirnice. Na primjer, za trofazni ulaz od 380 VAC, prosječni istosmjerni napon nakon ispravljanja je približno 540 VDC. Uzimajući u obzir faktore kao što su fluktuacije mreže i napon pumpanja, kondenzatori s nazivnim naponom od 630VDC or Obično se odabire 700 VDC .
margina: Općenito, potrebna je granica napona od 15%-20% kako bi se osigurala dugoročna pouzdanost i izdržalo skokove napona.

2. Kapacitet
Funkcija: Vrijednost kapacitivnosti određuje sposobnost kondenzatora da pohranjuje energiju i stabilizira napon. Što je veća vrijednost kapaciteta, to je bolji učinak regulacije napona i manja je valovitost napona.
Metoda procjene: Postoje složene formule za izračun, ali uobičajeno pravilo je da približno 100μF - 200μF kondenzatora potrebno je za svaki 1kW izlazne snage pretvarača . Na primjer, pretvarač od 15 kW obično koristi 1500 μF - 3000 μF kondenzatora istosmjernog međukruga.
Utjecajni čimbenici uključuju snagu sustava, frekvenciju preklapanja, dopušteni faktor valovitosti napona i inerciju opterećenja. Viša frekvencija preklapanja omogućuje relativno manji potrebni kondenzator.

3. Nazivna struja valovitosti
definicija: Efektivna vrijednost kontinuirane izmjenične struje koju kondenzator može izdržati. Ovo je ključni pokazatelj za mjerenje zagrijavanja kondenzatora.
Važnost: Ako stvarna valovita struja premaši nazivnu vrijednost kondenzatora, to će uzrokovati ozbiljno pregrijavanje unutar kondenzatora, isušivanje elektrolita, oštro smanjenje životnog vijeka, pa čak i toplinski slom.
Princip odabira: Efektivna vrijednost ukupne struje valovitosti koja teče kroz kondenzator mora se izračunati ili simulirati i mora se osigurati da nazivna struja valovitosti odabranog kondenzatora veća je od stvarne struje valovitosti , uz određenu marginu. U visokofrekventnim primjenama, ovo je parametar koji je jednako važan, ili čak i važniji od kapacitivnosti.

4. Ekvivalentni serijski otpor (ESR) i ekvivalentni serijski induktivitet (ESL)
ESR: Glavni čimbenik koji uzrokuje gubitke i stvaranje topline u kondenzatorima. Što je manji ESR, manji je gubitak i bolja je učinkovitost filtriranja na visokim frekvencijama.
ESL (efektivni niski napon): Ograničava visokofrekventne karakteristike kondenzatora. Kada frekvencija premaši vlastitu rezonantnu frekvenciju, kondenzator postaje induktivan i gubi svoju kapacitivnu funkciju. Kako bi se smanjio ESL, tipično se koriste dizajni pinova s ​​više igala, više slojeva ili s ravnim redovima.

5. Životni vijek
Ključni faktor: Za elektrolitske kondenzatore, životni vijek njihov je osnovni pokazatelj učinkovitosti. Na životni vijek uglavnom utječe temperatura unutarnjih vrućih točaka .
Izračun: Slijedite "pravilo 10 stupnjeva", što znači da se za svakih 10°C sniženja radne temperature životni vijek udvostručuje. Proizvođači će osigurati nazivni vijek trajanja na radnoj temperaturi (npr. 105°C/2000 sati).
Razmatranja odabira: Odaberite modele kondenzatora s dovoljnim vijekom trajanja na temelju očekivanog radnog vijeka opreme i temperature okoline.