Dës Woch fuere mir mam Artikel vun der leschter Woch weider.

1.2 Elektrolytkondensatoren

D'Dielektrikum, dat an Elektrolytkondensatoren benotzt gëtt, ass Aluminiumoxid, dat duerch Korrosioun vun Aluminium geformt gëtt, mat enger dielektrescher Konstant vun 8 bis 8,5 an enger dielektrescher Stäerkt vun ongeféier 0,07 V/A (1 µm = 10000 A). Et ass awer net méiglech, sou eng Déckt z'erreechen. D'Déckt vun der Aluminiumschicht reduzéiert de Kapazitéitsfaktor (spezifesch Kapazitéit) vun Elektrolytkondensatoren, well d'Aluminiumfolie geätzt muss ginn, fir e Aluminiumoxidfilm ze bilden, fir gutt Energiespäichercharakteristiken ze kréien, an d'Uewerfläch vill ongläich Uewerfläche bildt. Op der anerer Säit ass de Widderstand vum Elektrolyt 150 Ωcm fir Nidderspannung a 5 kΩcm fir Héichspannung (500 V). De méi héije Widderstand vum Elektrolyt limitéiert den RMS-Stroum, deen den Elektrolytkondensator aushale kann, typescherweis op 20 mA/µF.

Aus dëse Grënn sinn Elektrolytkondensatoren fir eng maximal Spannung vun typescherweis 450V entworf (e puer eenzel Hiersteller designen fir 600V). Dofir ass et néideg, dës Spannungen z'erreechen, andeems Kondensatoren a Serie geschalt ginn, fir méi héich Spannungen z'erreechen. Wéinst dem Ënnerscheed am Isolatiounswidderstand vun all Elektrolytkondensator muss awer e Widderstand un all Kondensator ugeschloss ginn, fir d'Spannung vun all seriegeschlossene Kondensator auszegläichen. Zousätzlech sinn Elektrolytkondensatoren polariséiert Apparater, a wann déi ugewandte Réckwärtsspannung méi wéi 1,5 Mol Un ass, geschitt eng elektrochemesch Reaktioun. Wann déi ugewandte Réckwärtsspannung laang genuch ass, leeft de Kondensator aus. Fir dëst Phänomen ze vermeiden, soll eng Diod nieft all Kondensator ugeschloss ginn, wann e benotzt gëtt. Ausserdeem ass de Spannungsüberschlagwidderstand vun Elektrolytkondensatoren am Allgemengen 1,15 Mol Un, an déi gutt kënnen 1,2 Mol Un erreechen. Dofir sollten d'Designer net nëmmen d'Stabilspannung, mä och d'Überschlagspannung berücksichtegen, wann se benotzt ginn. Zesummegefaasst kann déi folgend Vergläichstabell tëscht Filmkondensatoren an Elektrolytkondensatoren opgezeechent ginn, kuckt Fig.1.

2. Applikatiounsanalyse

DC-Link-Kondensatoren als Filter erfuerderen Designen mat héijem Stroum an héijer Kapazitéit. E Beispill ass den Haaptmotorundriffssystem vun engem neien Energiefahrzeug, wéi an der Fig. 3 erwähnt. An dëser Applikatioun spillt de Kondensator eng Entkopplungsroll an de Circuit huet en héije Betribsstroum. De Film-DC-Link-Kondensator huet de Virdeel, datt e groussen Betribsstréim (Irms) standhale kann. Huelt als Beispill d'Parametere vun engem neien Energiefahrzeug vu 50~60 kW, d'Parametere sinn wéi follegt: Betribsspannung 330 Vdc, Rippelspannung 10 Vrms, Rippelstroum 150 Arms@10 KHz.

Dann gëtt déi minimal elektresch Leeschtung berechent wéi:

Dëst ass einfach fir den Design vu Filmkondensatoren ëmzesetzen. Ënner der Viraussetzung, datt Elektrolytkondensatoren benotzt ginn, a wann 20mA/μF berécksiichtegt gëtt, gëtt déi minimal Kapazitéit vun den Elektrolytkondensatoren berechent, fir déi uewe genannten Parameteren ze erfëllen, wéi follegt:

Dëst erfuerdert verschidde parallel ugeschlossene Elektrolytkondensatoren, fir dës Kapazitéit ze kréien.

Bei Iwwerspannungsapplikatiounen, wéi zum Beispill Liichtbunnen, Elektrobussen, Metroen, etc. Well dës Stroumversuergung iwwer de Pantograph mam Lokomotivpantograph verbonnen ass, ass de Kontakt tëscht dem Pantograph an dem Pantograph wärend dem Transport intermittent. Wann déi zwee net a Kontakt sinn, gëtt d'Stroumversuergung vum DC-L-Tëntkondensator ënnerstëtzt, a wann de Kontakt erëm hiergestallt gëtt, gëtt eng Iwwerspannung generéiert. Am schlëmmste Fall ass eng komplett Entladung vum DC-Link-Kondensator beim Ofschalten, woubei d'Entladungsspannung gläich wéi d'Pantographespannung ass, a wann de Kontakt erëm hiergestallt gëtt, ass déi resultéierend Iwwerspannung bal duebel sou héich wéi déi nominell Betribsspannung Un. Fir Filmkondensatoren kann den DC-Link-Kondensator ouni zousätzlech Berécksiichtegung behandelt ginn. Wann Elektrolytkondensatoren benotzt ginn, ass d'Iwwerspannung 1,2 Un. Huelt d'Shanghai Metro als Beispill. Un = 1500Vdc, fir en Elektrolytkondensator ass d'Spannung:

Dann mussen déi sechs 450V Kondensatoren a Serie geschalt ginn. Wann e Filmkondensatordesign benotzt gëtt, kann een einfach 600Vdc bis 2000Vdc oder souguer 3000Vdc erreechen. Zousätzlech bildt d'Energie am Fall vun enger kompletter Entladung vum Kondensator eng Kuerzschlussentladung tëscht den zwou Elektroden, wouduerch e groussen Inrush-Stroum duerch den DC-Link-Kondensator entsteet, deen normalerweis anescht ass fir Elektrolytkondensatoren, fir d'Ufuerderungen ze erfëllen.

Zousätzlech kënnen DC-Link-Filmekondensatoren am Verglach mat Elektrolytkondensatoren entwéckelt ginn, fir eng ganz niddreg ESR (typesch ënner 10mΩ, a souguer méi niddreg <1mΩ) an eng Selbstinduktivitéit LS (typesch ënner 100nH, an a verschiddene Fäll ënner 10 oder 20nH) z'erreechen. Dëst erlaabt et, datt den DC-Link-Filmekondensator direkt an den IGBT-Modul installéiert ka ginn, wann en agesat gëtt, wouduerch d'Samleisten an den DC-Link-Filmekondensator integréiert ka ginn, wouduerch de Besoin fir en dedizéierten IGBT-Absorberkondensator eliminéiert gëtt, wann Filmkondensatoren benotzt ginn, wat dem Designer eng bedeitend Zomm Sue spuert. Abb. 2 an 3 weisen déi technesch Spezifikatioune vun e puer vun de C3A- a C3B-Produkter.

3. Schlussfolgerung

An den Ufankszäiten waren DC-Link-Kondensatoren aus Käschten- a Gréisstenaspekter meeschtens elektrolytesche Kondensatoren.

Elektrolytkondensatore gi vun der Spannungs- a Stroumhaltbarkeet beaflosst (vill méi héich ESR am Verglach mat Filmkondensatoren), dofir ass et néideg, verschidden Elektrolytkondensatoren a Serie a parallel ze schalten, fir eng grouss Kapazitéit ze kréien an d'Ufuerderunge vun der Héichspannung ze erfëllen. Zousätzlech, well d'Elektrolytmaterial verdampft, sollt et reegelméisseg ersat ginn. Nei Energieapplikatioune brauchen am Allgemengen eng Liewensdauer vun 15 Joer, dofir muss et 2 bis 3 Mol an dëser Period ersat ginn. Dofir gëtt et bedeitend Käschten an Onbequemlechkeeten beim After-Sales-Service vun der ganzer Maschinn. Mat der Entwécklung vun der Metalliséierungsbeschichtungstechnologie an der Filmkondensatortechnologie ass et méiglech ginn, DC-Filterkondensatore mat héijer Kapazitéit mat Spannung vu 450V bis 1200V oder nach méi héich mat ultradënner OPP-Film (déi dënnst 2,7µm, souguer 2,4µm) mat Hëllef vun der Sécherheetsfilmverdampfungstechnologie ze produzéieren. Op der anerer Säit mécht d'Integratioun vun DC-Link-Kondensatoren an der Sammelschinn den Design vum Invertermodul méi kompakt a reduzéiert d'Streiinduktivitéit vum Circuit staark, fir de Circuit ze optimiséieren.