DC-linkkikondensaattorin toiminta- ja valintaopas

I. Tasavirtalinkkikondensaatttaieiden ydintoiminnot

DC linkin kondensaattori s sijaitsevat tyypillisesti tasasuuntaajan (tai muun tasavirtalähteen) ja invertterin välissä, ja ne ovat avainkomponentteja laitteissa, kuten taajuusmuuttajat, invertterivirtalähteet ja UPS. Niiden päätehtävät voidaan tiivistää seuraaviin neljään kohtaan:

1. Stabiloi tasavirtaväylän jännite (jännitteen säätö)
Toiminto: Invertterit (kuten IGBT:t) kytkeytyvät korkeilla taajuuksilla ja ottavat voimakkaasti sykkivää virtaa tasavirtaväylästä. Tämä aiheuttaa merkittävää aaltoilua DC-väylän jännitteessä.
Kondensaattorin käyttäytyminen: Kun kytkentätransistori kytketään päälle ja virta kasvaa, kondensaattori purkautuu, mikä antaa välittömän energian kuormalle ja estää äkillisen väyläjännitteen putoamisen; kun kytkentätransistori kytketään pois päältä, kondensaattori latautuu, absorboi energiaa virtalähteestä ja estää väyläjännitteen ylityksen. Se toimii "säiliönä", joka tasoittaa virtauksen (virran) vaihtelut ja ylläpitää vakaan vedenpinnan (jännite).

2. Tarjoa hetkellinen huippuvirta (anna loisteho)
Sovellus: Nykyaikaiset moottorikäytöt vaativat nopeaa dynaamista vastetta. Kun kuorma äkillisesti kasvaa, invertterin on annettava suuri virta välittömästi. Tasavirtalähteen ja etulinjojen parasiittisen induktanssin vuoksi ne eivät pysty tarjoamaan yhtä suurta virtaa välittömästi.
Kondensaattorin käyttäytyminen: Matalasta sisäisestä resistanssistaan (ESL/ESR) johtuen kondensaattorit voivat vapauttaa varastoidun energiansa erittäin nopeasti, mikä antaa invertterille tarvittavan hetkellisen huippuvirran ja varmistaa taajuusmuuttajan nopean vastekyvyn.

3. Vaimentaa korkeataajuista kohinaa ja aaltoilua (suodatus)
Toiminto: Kytkinlaitteiden nopea päälle- ja poiskytkentä synnyttää suurtaajuista kytkentäkohinaa, joka säteilee tai johdetaan ulos johdon läpi.
Kondensaattorin käyttäytyminen: Tasavirtapiirin kondensaattorit tarjoavat matalan impedanssin silmukan näille suurtaajuuksisille kohinakomponenteille, mikä mahdollistaa niiden paikallisen vaimentamisen, mikä estää meluhäiriöt ylävirran tasasuuntauspiiriin tai sähköverkkoon ja estää myös sitä vaikuttamasta alavirran ohjauspiiriin.

4. Vaimentaa kelan energian takaisinkytkentää
Toiminto: Moottorikäytössä, kun moottori on generaattoritilassa (kuten jarruttaa tai laskee raskaita esineitä), energiaa syötetään takaisin moottorin puolelta tasavirtaväylään.
Kondensaattorin käyttäytyminen: Kondensaattori voi absorboida tämän takaisinkytkentäenergian, mikä estää DC-väylän jännitteen pumppaamisen liian korkeaksi, mikä suojaa kytkinlaitteita ylijännitteen rikkoutumiselta. (Vakavan energian takaisinkytkennän tapauksissa tarvitaan yleensä jarruvastus ja jarruyksikkö.)

II. Tärkeimmät kohdat tasavirtalinkkikondensaattorien valinnassa
Kun valitset DC-välipiirin kondensaattoria, seuraavat keskeiset parametrit on otettava huomioon:

1. Nimellisjännite
Laskenta: Jännitteen tulee olla suurempi kuin DC-väylän mahdollinen jännite. Esimerkiksi 380 VAC:n kolmivaihetulon keskimääräinen tasajännite tasasuuntauksen jälkeen on noin 540 VDC. Ottaen huomioon tekijät, kuten verkon vaihtelut ja pumpun jännite, kondensaattorit, joiden nimellisjännite 630VDC or Yleensä valitaan 700 VDC .
Marginaali: Yleensä tarvitaan 15–20 %:n jännitemarginaali, jotta varmistetaan pitkän aikavälin luotettavuus ja selvitään jännitepiikkeistä.

2. Kapasitanssi
Toiminto: Kapasitanssiarvo määrittää kondensaattorin kyvyn varastoida energiaa ja stabiloida jännitettä. Mitä suurempi kapasitanssiarvo, sitä parempi jännitteensäätövaikutus ja sitä pienempi jännitteen aaltoilu.
Arviointimenetelmä: Laskemiseen on monimutkaisia kaavoja, mutta yleinen nyrkkisääntö on se noin 100 μF - 200 μF kondensaattoria tarvitaan jokaista 1 kW invertterin lähtötehoa kohden . Esimerkiksi 15 kW:n invertteri käyttää tyypillisesti 1500 μF - 3000 μF DC-välipiirin kondensaattoria.
Vaikuttavia tekijöitä ovat järjestelmän teho, kytkentätaajuus, sallittu jännitteen aaltoilukerroin ja kuorman hitaus. Korkeampi kytkentätaajuus mahdollistaa suhteellisen pienemmän tarvittavan kondensaattorin.

3. Nimellinen aaltoiluvirta
Määritelmä: Jatkuvan vaihtovirran tehollinen arvo, jonka kondensaattori voi kestää. Tämä on avainindikaattori kondensaattorin lämmityksen mittaamiseen.
Tärkeys: Jos todellinen aaltoiluvirta ylittää kondensaattorin nimellisarvon, se aiheuttaa vakavan ylikuumenemisen kondensaattorin sisällä, elektrolyytin kuivumisen, jyrkän käyttöiän lyhenemisen ja jopa lämpöhäiriön.
Valintaperiaate: Kondensaattorin läpi kulkevan kokonaisaaltovirran tehollinen arvo on laskettava tai simuloitava ja varmistettava, että valitun kondensaattorin nimellinen aaltoiluvirta on suurempi kuin todellinen aaltoiluvirta , tietyllä marginaalilla. Korkeataajuisissa sovelluksissa tämä on parametri, joka on yhtä tärkeä tai jopa tärkeämpi kuin kapasitanssi.

4. Ekvivalentti sarjaresistanssi (ESR) ja vastaava sarjainduktanssi (ESL)
ESR: Pääasiallinen häviöitä ja lämmöntuotantoa aiheuttava tekijä kondensaattoreissa. Mitä pienempi ESR, sitä pienempi häviö ja sitä parempi suodatusteho korkeilla taajuuksilla.
ESL (Effective Low Voltage): Rajoittaa kondensaattorin suurtaajuisia ominaisuuksia. Kun taajuus ylittää omaresonanssitaajuutensa, kondensaattori muuttuu induktiiviseksi ja menettää kapasitiivisen toimintansa. ESL:n vähentämiseksi käytetään tyypillisesti moninastaisia, monikerroksisia tai litteän rivin tappeja.

5. Elinikä
Avaintekijä: Elektrolyyttikondensaattorien elinikä on niiden ydintoiminnan indikaattori. Elinikä vaikuttaa pääasiassa sisäisten kuumapisteiden lämpötila .
Laskenta: Noudata "10 asteen sääntöä", mikä tarkoittaa, että jokaista 10 °C:n käyttölämpötilan laskua kohden käyttöikä kaksinkertaistuu. Valmistajat antavat nimellisen käyttöiän käyttölämpötilassa (esim. 105 °C/2000 tuntia).
Valintanäkökohdat: Valitse kondensaattorimallit, joiden käyttöikä on riittävä laitteen odotetun käyttöiän ja ympäristön lämpötilan perusteella.