Sprievodca funkciou a výberom kondenzátora DC Link

I. Hlavné funkcie jednosmerných kondenzátaleboov

Kondenzátor medziobvodu s sú zvyčajne umiestnené medzi usmerňovačom (alebo iným zdrojom jednosmerného prúdu) a meničom a sú kľúčovými komponentmi zariadení, ako sú frekvenčné meniče, invertorové napájacie zdroje a UPS. Ich hlavné funkcie možno zhrnúť do nasledujúcich štyroch bodov:

1. Stabilizácia napätia DC zbernice (regulácia napätia)
Funkcia: Invertory (ako napríklad IGBT) spínajú pri vysokých frekvenciách a odoberajú vysoko pulzujúci prúd z jednosmernej zbernice. To má za následok výrazné zvlnenie napätia DC zbernice.
Správanie kondenzátora: Keď je spínací tranzistor zapnutý a prúd sa zvyšuje, kondenzátor sa vybíja, poskytuje okamžitú energiu záťaži a zabraňuje náhlemu poklesu napätia zbernice; keď je spínací tranzistor vypnutý, kondenzátor sa nabíja, absorbuje energiu z napájacieho zdroja a zabraňuje prepätiu zbernicového napätia. Pôsobí ako „nádrž“, vyrovnáva výkyvy prietoku (prúdu) a udržiava stabilnú hladinu vody (napätie).

2. Poskytnite okamžitý špičkový prúd (poskytnite jalový výkon)
Aplikácia: Moderné motorové pohony vyžadujú rýchlu dynamickú odozvu. Keď sa záťaž náhle zvýši, menič musí okamžite poskytnúť veľký prúd. Kvôli parazitnej indukčnosti jednosmerného napájacieho zdroja a predných vedení nemôžu okamžite poskytnúť taký veľký prúd.
Správanie kondenzátora: Vďaka svojmu nízkemu vnútornému odporu (ESL/ESR) dokážu kondenzátory veľmi rýchlo uvoľniť svoju uloženú energiu, čím poskytnú meniču požadovaný okamžitý špičkový prúd a zaistia rýchlu odozvu meniča.

3. Absorbuje vysokofrekvenčný hluk a vlnenie (filtrovanie)
Funkcia: Rýchle zapínanie a vypínanie spínacích zariadení vytvára vysokofrekvenčný spínací hluk, ktorý je vyžarovaný alebo vedený cez vedenie.
Správanie kondenzátora: Kondenzátory jednosmerného medziobvodu poskytujú nízkoimpedančnú slučku pre tieto vysokofrekvenčné šumové komponenty, čo umožňuje ich lokálne pohltenie, zabraňujúce rušeniu šumu v nadradenom obvode usmerňovača alebo elektrickej siete a tiež zabraňujúce tomu, aby ovplyvňovalo nadradený riadiaci obvod.

4. Potlačiť spätnú väzbu energie induktora
Funkcia: Pri motorovom pohone, keď je motor v stave generátora (ako je brzdenie alebo spúšťanie ťažkých predmetov), energia sa bude privádzať späť zo strany motora do zbernice jednosmerného prúdu.
Správanie kondenzátora: Kondenzátor môže absorbovať túto spätnoväzbovú energiu, čím zabraňuje príliš vysokému čerpaniu napätia DC zbernice, čím chráni spínacie zariadenia pred prepätím. (V prípadoch silnej spätnej väzby energie je zvyčajne potrebný brzdný odpor a brzdová jednotka.)

II. Kľúčové body pre výber kondenzátorov DC Link
Pri výbere kondenzátora medziobvodu je potrebné zvážiť nasledujúce kľúčové parametre:

1. Menovité napätie
Výpočet : Napätie musí byť vyššie ako možné napätie DC zbernice. For example, for a 380VAC three-phase input, the average DC voltage after rectification is approximately 540VDC. Berúc do úvahy faktory, ako sú kolísanie siete a napätie pri čerpaní, kondenzátory s menovitým napätím 630 V DC or Typicky sa volí 700 V DC .
Marža: Vo všeobecnosti sa vyžaduje napäťová rezerva 15%-20%, aby sa zabezpečila dlhodobá spoľahlivosť a vyrovnali sa napäťové špičky.

2. Kapacita
Funkcia: Hodnota kapacity určuje schopnosť kondenzátora uchovávať energiu a stabilizovať napätie. Čím väčšia je hodnota kapacity, tým lepší je účinok regulácie napätia a tým menšie je zvlnenie napätia.
Metóda odhadu: Existujú zložité vzorce na výpočet, ale všeobecné pravidlo znie na každý 1kW výstupného výkonu meniča je potrebných približne 100μF - 200μF kondenzátora . Napríklad 15kW invertor zvyčajne používa 1500μF - 3000μF kondenzátora jednosmerného medziobvodu.
Ovplyvňujúce faktory zahŕňajú výkon systému, frekvenciu spínania, prípustný faktor zvlnenia napätia a zotrvačnosť záťaže. Vyššia spínacia frekvencia umožňuje relatívne menší požadovaný kondenzátor.

3. Menovitý zvlnený prúd
Definícia: Efektívna hodnota trvalého striedavého prúdu, ktorý kondenzátor vydrží. Toto je kľúčový indikátor na meranie vykurovania kondenzátora.
Dôležitosť: Ak skutočný zvlnený prúd presiahne menovitú hodnotu kondenzátora, spôsobí to vážne prehriatie vnútri kondenzátora, vysychanie elektrolytu, prudké skrátenie životnosti a dokonca aj tepelné zlyhanie.
Princíp výberu: Musí sa vypočítať alebo simulovať efektívna hodnota celkového zvlneného prúdu pretekajúceho kondenzátorom a musí sa zabezpečiť, aby menovitý zvlnený prúd zvoleného kondenzátora je väčší ako skutočný zvlnený prúd , s určitou rezervou. Vo vysokofrekvenčných aplikáciách je to parameter, ktorý je rovnako dôležitý alebo dokonca dôležitejší ako kapacita.

4. Ekvivalentný sériový odpor (ESR) a ekvivalentná sériová indukčnosť (ESL)
ESR: Hlavný faktor spôsobujúci straty a tvorbu tepla v kondenzátoroch. Čím menšie je ESR, tým nižšia je strata a tým lepší výkon filtrovania pri vysokých frekvenciách.
ESL (Efektívne nízke napätie): Obmedzuje vysokofrekvenčné charakteristiky kondenzátora. Keď frekvencia prekročí svoju vlastnú rezonančnú frekvenciu, kondenzátor sa stane indukčným a stratí svoju kapacitnú funkciu. Na zníženie ESL sa zvyčajne používajú viackolíkové, viacvrstvové alebo ploché radové kolíky.

5. Životnosť
Kľúčový faktor: V prípade elektrolytických kondenzátorov je životnosť hlavným ukazovateľom výkonu. Životnosť ovplyvňuje najmä teplota vnútorných horúcich miest .
Výpočet : Dodržujte „pravidlo 10 stupňov“, čo znamená, že s každým poklesom prevádzkovej teploty o 10 °C sa životnosť zdvojnásobí. Výrobcovia poskytnú menovitú životnosť pri prevádzkovej teplote (napr. 105 °C/2 000 hodín).
Úvahy o výbere: Vyberte modely kondenzátorov s dostatočnou životnosťou na základe očakávanej životnosti zariadenia a okolitej teploty.