Az egyenáramú kondenzátor működési és kiválasztási útmutatója

I. Az egyenáramú kondenzátvagyok alapvető funkciói

DC kör kondenzátor s jellemzően az egyenirányító (vagy más egyenáramforrás) és az inverter között helyezkednek el, és kulcsfontosságú összetevői olyan berendezésekben, mint a frekvenciaváltók, az inverteres tápegységek és az UPS. Fő funkcióik a következő négy pontban foglalhatók össze:

1. Az egyenáramú busz feszültségének stabilizálása (feszültségszabályozás)
Funkció: Az inverterek (például az IGBT-k) nagy frekvencián kapcsolnak, és erősen pulzáló áramot vesznek fel az egyenáramú buszról. Ez jelentős hullámzást eredményez az egyenáramú busz feszültségében.
A kondenzátor viselkedése: Amikor a kapcsolótranzisztor be van kapcsolva és az áram növekszik, a kondenzátor kisül, azonnali energiát biztosítva a terhelésnek és megakadályozva a busz feszültségének hirtelen csökkenését; amikor a kapcsolótranzisztor ki van kapcsolva, a kondenzátor feltöltődik, elnyeli az energiát az áramforrásból, és megakadályozza a buszfeszültség túlfeszültségét. Úgy működik, mint egy "tározó", kisimítja az áramlás (áram) ingadozásait és fenntartja a stabil vízszintet (feszültséget).

2. Pillanatnyi csúcsáram biztosítása (meddőteljesítmény biztosítása)
Alkalmazás: A modern motorhajtások gyors dinamikus reakciót igényelnek. Amikor a terhelés hirtelen megnő, az inverternek azonnal nagy áramot kell biztosítania. Az egyenáramú tápegység és a front-end vonalak parazita induktivitása miatt nem tudnak ekkora áramot azonnal biztosítani.
A kondenzátor viselkedése: Alacsony belső ellenállásuk (ESL/ESR) miatt a kondenzátorok nagyon gyorsan tudják felszabadítani tárolt energiájukat, biztosítva az invertert a szükséges pillanatnyi csúcsárammal és a hajtás gyors reagálási képességét.

3. Elnyeli a nagyfrekvenciás zajt és hullámzást (szűrés)
Funkció: A kapcsolókészülékek gyors be- és kikapcsolása nagyfrekvenciás kapcsolási zajt generál, amely a vezetéken keresztül sugárzik vagy kivezetődik.
A kondenzátor viselkedése: Az egyenáramú körkondenzátorok alacsony impedanciájú hurkot biztosítanak ezekhez a nagyfrekvenciás zajkomponensekhez, lehetővé téve azok helyi elnyelését, megakadályozva a zajinterferenciát a felfelé irányuló egyenirányító áramkörben vagy az elektromos hálózatban, és megakadályozva azt is, hogy az befolyásolja az alsó vezérlőáramkört.

4. Elnyomja az induktor energia visszacsatolását
Funkció: Motoros hajtásnál, amikor a motor generátorállapotban van (például fékezés vagy nehéz tárgyak leeresztése), az energia a motor oldaláról visszatáplál az egyenáramú buszra.
A kondenzátor viselkedése: A kondenzátor képes elnyelni ezt a visszacsatoló energiát, megakadályozva, hogy az egyenáramú busz feszültsége túl magas legyen, ezáltal megóvja a kapcsolókészülékeket a túlfeszültség leállásától. (Erős energiavisszacsatolás esetén általában fékellenállásra és fékegységre van szükség.)

II. Kulcspontok a DC Link kondenzátorok kiválasztásához
A DC köri kondenzátor kiválasztásakor a következő fő paramétereket kell figyelembe venni:

1. Névleges feszültség
Számítás: A feszültségnek nagyobbnak kell lennie, mint az egyenáramú busz lehetséges feszültsége. Például egy 380 VAC háromfázisú bemenetnél az átlagos egyenfeszültség egyenirányítás után körülbelül 540 VDC. Figyelembe véve az olyan tényezőket, mint a hálózati ingadozások és a szivattyú feszültsége, a névleges feszültségű kondenzátorok 630VDC or Általában 700 VDC van kiválasztva .
Margó: Általában 15–20%-os feszültségkülönbségre van szükség a hosszú távú megbízhatóság és a feszültségcsúcsokkal való megbirkózás érdekében.

2. Kapacitás
Funkció: A kapacitásérték határozza meg a kondenzátor energiatárolási és feszültségstabilizáló képességét. Minél nagyobb a kapacitásérték, annál jobb a feszültségszabályozó hatás és annál kisebb a feszültség hullámossága.
Becslési módszer: Vannak bonyolult számítási képletek, de általános ökölszabály az, hogy körülbelül 100 μF - 200 μF kondenzátor szükséges minden 1 kW inverter kimeneti teljesítményhez . Például egy 15 kW-os inverter általában 1500 μF - 3000 μF DC köri kondenzátort használ.
A befolyásoló tényezők közé tartozik a rendszer teljesítménye, a kapcsolási frekvencia, a megengedett feszültség hullámossági tényező és a terhelés tehetetlensége. A magasabb kapcsolási frekvencia viszonylag kisebb szükséges kondenzátort tesz lehetővé.

3. Névleges hullámos áram
Meghatározás: A folyamatos váltakozó áram effektív értéke, amelyet egy kondenzátor képes ellenállni. Ez a fő mutató a kondenzátor fűtésének mérésére.
Fontosság: Ha a tényleges hullámosságáram meghaladja a kondenzátor névleges értékét, az súlyos túlmelegedést okoz a kondenzátor belsejében, az elektrolit kiszáradását, az élettartam éles csökkenését, sőt még hőleállást is okoz.
Kiválasztás elve: Ki kell számítani vagy szimulálni kell a kondenzátoron átfolyó teljes hullámáram effektív értékét, és biztosítani kell, hogy a kiválasztott kondenzátor névleges hullámos árama nagyobb, mint a tényleges hullámosság , bizonyos margóval. A nagyfrekvenciás alkalmazásokban ez egy olyan paraméter, amely ugyanolyan fontos, vagy még fontosabb, mint a kapacitás.

4. Egyenértékű soros ellenállás (ESR) és ekvivalens soros induktivitás (ESL)
ESR: A fő veszteséget és hőtermelést okozó tényező a kondenzátorokban. Minél kisebb az ESR, annál kisebb a veszteség, és annál jobb a szűrési teljesítmény magas frekvenciákon.
ESL (effektív alacsony feszültség): Korlátozza a kondenzátorok nagyfrekvenciás jellemzőit. Ha a frekvencia meghaladja az önrezonancia frekvenciáját, a kondenzátor induktívvá válik, és elveszíti kapacitív funkcióját. Az ESL csökkentésére általában több tűs, többrétegű vagy lapossoros tűs kialakításokat használnak.

5. Élettartam
Kulcsfontosságú tényező: Az elektrolitkondenzátorok esetében az élettartam a fő teljesítménymutatójuk. Az élettartamot elsősorban a a belső forró pontok hőmérséklete .
Számítás: Kövesse a "10 fokos szabályt", ami azt jelenti, hogy minden 10°C-os üzemi hőmérséklet-csökkenés esetén az élettartam megduplázódik. A gyártók az üzemi hőmérsékleten (pl. 105°C/2000 óra) biztosítják a névleges élettartamot.
Kiválasztási szempontok: Válasszon megfelelő élettartamú kondenzátormodellt a berendezés várható élettartama és a környezeti hőmérséklet alapján.