Ове недеље настављамо са прошлонедељним чланком.

1.2 Електролитички кондензатори

Диелектрик који се користи у електролитичким кондензаторима је алуминијум оксид настао корозијом алуминијума, са диелектричном константом од 8 до 8,5 и радном диелектричном чврстоћом од око 0,07В/А (1µм=10000А).Међутим, такву дебљину није могуће постићи.Дебљина алуминијумског слоја смањује фактор капацитета (специфични капацитет) електролитичких кондензатора јер алуминијумска фолија мора бити урезана да би се формирао филм од алуминијум оксида да би се добиле добре карактеристике складиштења енергије, а површина ће формирати многе неравне површине.С друге стране, отпорност електролита је 150Ωцм за ниски напон и 5кΩцм за високи напон (500В).Већа отпорност електролита ограничава РМС струју коју електролитички кондензатор може да издржи, обично на 20мА/µФ.

Из ових разлога електролитски кондензатори су пројектовани за максимални напон од 450В типично (неки појединачни произвођачи дизајнирају за 600В).Дакле, да би се добили већи напони потребно их је постићи серијским повезивањем кондензатора.Међутим, због разлике у отпору изолације сваког електролитског кондензатора, отпорник мора бити повезан на сваки кондензатор како би се избалансирао напон сваког серијски повезаног кондензатора.Поред тога, електролитски кондензатори су поларизовани уређаји, а када примењени реверзни напон пређе 1,5 пута Ун, долази до електрохемијске реакције.Када је примењени обрнути напон довољно дуг, кондензатор ће се излити.Да би се избегла ова појава, поред сваког кондензатора када се користи треба прикључити диоду.Осим тога, отпор напона електролитских кондензатора је генерално 1,15 пута Ун, а добри могу достићи 1,2 пута Ун.Дакле, дизајнери треба да узму у обзир не само стационарни радни напон већ и напон пренапона када их користе.Укратко, може се нацртати следећа табела поређења између филмских кондензатора и електролитских кондензатора, видети сл.1.

2. Анализа апликације

ДЦ-Линк кондензатори као филтери захтевају дизајн велике струје и великог капацитета.Пример је главни моторни погонски систем новог енергетског возила као што је наведено на Сл.3.У овој апликацији кондензатор игра улогу раздвајања и коло има велику радну струју.Филмски ДЦ-Линк кондензатор има предност у томе што може да издржи велике радне струје (Ирмс).Узмимо за пример параметре новог енергетског возила од 50~60кВ, параметри су следећи: радни напон 330 Вдц, напон таласања 10Врмс, струја таласа 150Армс@10КХз.

Тада се минимални електрични капацитет израчунава као:

Ово је лако применити за дизајн филмског кондензатора.Под претпоставком да се користе електролитски кондензатори, ако се узме у обзир 20мА/μФ, израчунава се минимална капацитивност електролитичких кондензатора како би задовољила горе наведене параметре на следећи начин:

Ово захтева више електролитских кондензатора паралелно повезаних да би се добио овај капацитет.

У пренапонским апликацијама, као што су лака железница, електрични аутобус, метро итд. С обзиром да су ове снаге повезане са пантографом локомотиве преко пантографа, контакт између пантографа и пантографа је испрекидан током транспортног путовања.Када ова два нису у контакту, напајање је подржано кондензатором ДЦ-Л мастила, а када се контакт успостави, генерише се пренапон.Најгори случај је потпуно пражњење ДЦ-Линк кондензатора када је искључен, где је напон пражњења једнак напону пантографа, а када се контакт успостави, резултујући пренапон је скоро два пута већи од номиналног радног Ун.За филмске кондензаторе ДЦ-Линк кондензатором се може руковати без додатног разматрања.Ако се користе електролитски кондензатори, пренапон је 1,2Ун.Узмимо за пример шангајски метро.Ун=1500Вдц, да би електролитички кондензатор размотрио напон је:

Затим шест кондензатора од 450 В треба спојити у серију.Ако се дизајн филмског кондензатора користи од 600Вдц до 2000Вдц или чак 3000Вдц, лако се постиже.Поред тога, енергија у случају потпуног пражњења кондензатора формира пражњење кратког споја између две електроде, стварајући велику ударну струју кроз ДЦ-Линк кондензатор, што је обично другачије за електролитске кондензаторе да би испунили захтеве.

Поред тога, у поређењу са електролитичким кондензаторима, ДЦ-Линк филмски кондензатори могу бити дизајнирани да постигну веома низак ЕСР (обично испод 10мΩ, па чак нижи <1мΩ) и самоиндуктивност ЛС (обично испод 100нХ, ау неким случајевима испод 10 или 20нХ) .Ово омогућава да се ДЦ-Линк филмски кондензатор инсталира директно у ИГБТ модул када се примени, омогућавајући сабирницу да се интегрише у ДЦ-Линк филмски кондензатор, чиме се елиминише потреба за наменским ИГБТ апсорберским кондензатором када се користе филмски кондензатори, штедећи дизајнер значајан износ новца.Фиг.2.и 3 приказују техничке спецификације неких Ц3А и Ц3Б производа.

3. Закључак

У раним данима, ДЦ-Линк кондензатори су углавном били електролитски кондензатори због трошкова и величине.

Међутим, на електролитске кондензаторе утиче способност да издрже напон и струју (много већи ЕСР у поређењу са филмским кондензаторима), па је неопходно повезати неколико електролитских кондензатора у серију и паралелно како би се добио велики капацитет и испунили захтеви употребе високог напона.Поред тога, с обзиром на испаривање материјала електролита, треба га редовно заменити.Нове енергетске примене генерално захтевају животни век производа од 15 година, тако да се мора заменити 2 до 3 пута током овог периода.Због тога постоје знатни трошкови и непријатности у постпродајном сервису целе машине.Са развојем технологије метализације премаза и технологије филмских кондензатора, било је могуће произвести кондензаторе за ДЦ филтер великог капацитета са напоном од 450В до 1200В или чак и више са ултра танким ОПП филмом (најтањи 2,7µм, чак 2,4µм) користећи технологија испаравања сигурносног филма.С друге стране, интеграција ДЦ-Линк кондензатора са сабирницом чини дизајн модула инвертера компактнијим и у великој мери смањује лутајућу индуктивност кола ради оптимизације кола.