Sta settimana cuntinuemu cù l'articulu di a settimana passata.

1.2 Condensatori elettrolitici

U dielettricu utilizatu in i condensatori elettrolitici hè l'ossidu d'aluminiu furmatu da a corrosione di l'aluminiu, cù una constante dielettrica da 8 à 8,5 è una forza dielettrica di travagliu di circa 0,07V / A (1µm = 10000A).Tuttavia, ùn hè micca pussibule di ottene un tali spessore.U spessore di a capa d'aluminiu reduce u fattore di capacità (capacitance specifica) di i condensatori elettrolitici perchè u fogliu d'aluminiu deve esse incisu per furmà una film d'ossidu d'aluminiu per ottene una bona caratteristiche di almacenamento di energia, è a superficia formarà parechje superfici irregolari.Per d 'altra banda, a resistività di l'elettroliti hè 150Ωcm per a bassa tensione è 5kΩcm per l'alta tensione (500V).A più alta resistività di l'elettrolitu limita a corrente RMS chì u condensatore elettroliticu pò sustene, tipicamente à 20mA / µF.

Per questi motivi, i condensatori elettrolitici sò pensati per a tensione massima di 450V tipica (alcuni pruduttori individuali cuncepimentu per 600V).Dunque, per ottene tensioni più alti, hè necessariu di ottene elli cunnessu condensatori in serie.Tuttavia, per via di a diffarenza di resistenza d'insulazione di ogni condensatore elettroliticu, un resistore deve esse cunnessu à ogni condensatore per equilibrà a tensione di ogni condensatore cunnessu in serie.In più, capacitors electrolytic sò dispusitivi polarized, è quandu u voltage inversa applicata supira 1,5 volte Un, una reazzione electrochemic accade.Quandu a tensione inversa applicata hè abbastanza longa, u condensatore si sparghjerà.Per evitari stu fenomenu, un diodu deve esse cunnessu vicinu à ogni condensatore quandu hè adupratu.Inoltre, a resistenza di tensione di i condensatori elettrolitici hè generalmente 1,15 volte Un, è i boni ponu ghjunghje à 1,2 volte Un.Dunque, i diseggiani duveranu cunsiderà micca solu a tensione di travagliu stabile, ma ancu a tensione di surge quandu l'utilizanu.In riassuntu, a seguente tabella di paraguni trà i condensatori di film è i condensatori elettrolitici ponu esse disegnati, vede Fig.1.

2. Analisi Applicazioni

I condensatori DC-Link cum'è filtri necessitanu disinni di corrente alta è alta capacità.Un esempiu hè u sistema di mutore principali di un veiculu d'energia nova cum'è mintuatu in Fig.3.In questa applicazione, u condensatore ghjoca un rolu di disaccoppiamentu è u circuitu presenta una alta corrente di operazione.U condensatore di film DC-Link hà u vantaghju di pudè sopra à grandi currenti operativi (Irms).Pigliate 50 ~ 60kW novi paràmetri di veiculi di energia cum'è un esempiu, i paràmetri sò i seguenti: tensione operativa 330 Vdc, voltage ripple 10Vrms, corrente ondulazione 150Arms @ 10KHz.

Allora a capacità elettrica minima hè calculata cum'è:

Questu hè faciule da implementà per u disignu di condensatori di film.Assumindu chì i condensatori elettrolitici sò utilizati, se 20mA / μF hè cunsideratu, a capacità minima di i condensatori elettrolitici hè calculata per risponde à i paràmetri di sopra cum'è seguita:

Questu hè bisognu di più condensatori elettrolitici in parallelu cunnessi per ottene sta capacità.

In l'applicazioni over-voltage, cum'è u trenu ligeru, l'autobus elettricu, u metro, etc. Cunsiderendu chì sti putenzi sò cunnessi à u pantografu locomotivu attraversu u pantografu, u cuntattu trà u pantografu è u pantografu hè intermittenti durante u viaghju di trasportu.Quandu i dui ùn sò micca in cuntattu, l'alimentazione hè supportata da u condensatore di tinta DC-L, è quandu u cuntattu hè restauratu, a tensione hè generata.U peggiu casu hè un scaricamentu cumpleta da u capacitor DC-Link quandu disconnected, induve a tensione di scaricamentu hè uguali à a tensione di pantografu, è quandu u cuntattu hè ristabilitu, u risultatu di u sopra-voltage hè quasi duie volte u nominale Un operatu.Per i condensatori di film, u condensatore DC-Link pò esse trattatu senza cunsiderà supplementu.Se i condensatori elettrolitici sò usati, a tensione di sopra hè 1.2Un.Pigliate u metro di Shanghai per esempiu.Un = 1500Vdc, per u condensatore elettroliticu per cunsiderà a tensione hè:

Allora i sei condensatori 450V sò da esse cunnessi in serie.Se u disignu di u condensatore di film hè utilizatu in 600Vdc à 2000Vdc o ancu 3000Vdc hè facilmente ottenutu.Inoltre, l'energia in u casu di scaricamentu cumpletu di u condensatore forma una scarica di cortu circuitu trà i dui elettrodi, generendu un grande currente inrush attraversu u condensatore DC-Link, chì hè di solitu sfarente per i condensatori elettrolitici per risponde à i bisogni.

Inoltre, paragunatu à i condensatori elettrolitici, i condensatori di film DC-Link ponu esse disignati per ottene ESR assai bassu (tipicamenti sottu 10mΩ, è ancu più bassu <1mΩ) è LS auto-induttanza (tipicamenti sottu 100nH, è in certi casi sottu 10 o 20nH) .Questu permette chì u condensatore di film DC-Link sia installatu direttamente in u modulu IGBT quandu hè appiicatu, permettendu chì a barra di bus sia integrata in u condensatore di film DC-Link, eliminendu cusì a necessità di un condensatore d'assorbitore IGBT dedicatu quandu si usanu condensatori di film, salvendu. u designer una quantità significativa di soldi.Fig.2.è 3 mostra e specificazioni tecniche di alcuni di i prudutti C3A è C3B.

3. Cunclusioni

In i primi tempi, i condensatori DC-Link eranu per suprattuttu condensatori elettrolitici per via di considerazioni di costu è dimensione.

Tuttavia, i condensatori elettrolitici sò affettati da a capacità di resistenza di tensione è di corrente (ESR assai più altu in paragunà à i condensatori di film), per quessa, hè necessariu di cunnette parechji condensatori elettrolitici in serie è in parallelu per ottene una grande capacità è risponde à i requisiti di l'usu d'alta tensione.Inoltre, cunsiderendu a volatilizazione di u materiale elettrolitu, deve esse rimpiazzatu regularmente.L'applicazioni di l'energia novi generalmente necessitanu una vita di u produttu di 15 anni, cusì deve esse rimpiazzatu 2 à 3 volte durante stu periodu.Per quessa, ci hè un costu considerableu è inconveniente in u serviziu post-vendita di tutta a macchina.Cù u sviluppu di a tecnulugia di rivestimentu di metallizazione è a tecnulugia di condensatori di film, hè statu pussibule di pruduce condensatori di filtri DC d'alta capacità cù tensione da 450V à 1200V o ancu più altu cù film OPP ultra-sottile (i più sottili 2.7µm, ancu 2.4µm) utilizendu tecnulugia di vaporizazione di film di sicurità.Per d 'altra banda, l'integrazione di condensatori DC-Link cù a barra di bus rende u disignu di u modulu inverter più compactu è riduce assai l'induttanza stray di u circuitu per ottimisà u circuitu.