Вы находитесь здесь: Главная > Конденсаторы > Силовые конденсаторы шины питания мощных преобразователей частоты

Силовые конденсаторы шины питания мощных преобразователей частоты

Силовые конденсаторы шины питания мощных преобразователей частотыСергей Шишкин

Силовые конденсаторы шины питания мощных преобразователей частоты

Улучшение полупроводниковых главных частей силовых преобразователей частоты (ПЧ) позволяет создавать их переключение на все более больших частотах и рабочих напряжениях, увеличивая таким макаром энергетическую эффективность и снижая (при условии паритета передаваемой мощности) массо-габаритные размеры ПЧ. Сразу увеличение тактовой частоты в купе с высочайшей крутизной наносекундных фронтов импульсов ШИМ приводит к значимым переходным перенапряжениям, предъявляющим надлежащие требования к конструктивному построению преобразователя, а именно, к выбору типа силовых конденсаторов DC-шины [1] — связывающего звена меж выпрямителем и инвертором ПЧ, почти во всем определяющего эксплуатационную надежность его силовой части.

Для силовых конденсаторов DC-шины питания ПЧ желательно, чтоб допустимый ток пульсации (I&asymp-R — rated ripple current), с учетом температурной и частотной корректировки, был как можно выше, а эквивалентное последовательное сопротивление (ESR — equivalent series resistance) и собственная индуктивность (ESL — capacitor self-inductance) как можно ниже. Обычно в звеньях фильтрации неизменного тока ПЧ на базе IGBT силовых транзисторов обширно употребляются дюралевые электролитические силовые конденсаторы (ЭК) завышенной мощности. Как понятно, данные электролитические силовые конденсаторы (рис. 1) состоят из разбитых слоем диэлектрика 2-ух электропроводящих слоев дюралевой фольги — анода и катода, при этом одна из сторон фольги протравливается для получения шероховатостей (анодное оксидирование), увеличивающих площадь поверхности (удельную емкость силового конденсатора). Роль диэлектрика делает образовавшийся в итоге химической реакции на фольге анода (первой обкладке) слой оксида алюминия (Al2O3), толщина которого должна быть адекватна номинальному напряжению ЭК (порядка 1,2 нм/В [2]). Контактная поверхность катода употребляется для передачи электронного заряда к электролиту (2-ой обкладке ЭК), заполняющему место меж анодом и катодом (рис. 1). Требуемая диэлектрическая крепкость системы «катод-электролит-анод» (&asymp-8 МВ/см) обеспечивается при помощи пористой картонной прокладки, которая кроме задачки сохранения электролита на физическом уровне делит анод и катод. Отметим, что технологические модернизации силовых ЭК ведущих производителей сначала касаются процесса намотки обкладок, гомогенности дюралевой фольги, совершенствования процесса травления (увеличения стойкости слоя оксида), состава электролита (сохранении стабильности характеристик при резких скачках температуры), материалов герметизации корпуса, фактуры и увеличения электронной прочности бумаги. Но даже этого бывает недостаточно для обеспечения долгого срока службы ЭК в сглаживающим звене ПЧ, характеризующемся значительными пульсациями тока перезаряда — I&asymp-, так как допустимый импульсный ток силового конденсатора назад пропорционален его ESR. Старение электролитических силовых конденсаторов обосновано разными хим (к примеру, естественной деградацией оксида алюминия) и физическими (к примеру, диффузией паров электролита через элементы уплотнения) причинами. В случае превышения допустимой температуры (табл. 1), интенсивность старения (сокращения срока службы ЭК) резко растет [2, 3], так как электролит, за счет выделения растворенного газа, образующегося при гидролизе, выдавливается из места меж скрученными электродами. В итоге возрастает ESR, что провоцирует еще больший нагрев ЭК, превышение максимально допустимой температуры снутри корпуса, рост парциального давления электролита, приводящий к его выбросу через предохранительный клапан либо механическому повреждению уплотнения. Температура в более жаркой точке (hot spot) — Тмакс, обычно находящейся в геометрическом центре ЭК [1], определяется внутренними потерями — Рвнутр. = I&asymp-2xESR, термическим сопротивлением — _Rt (К/Вт) и температурой среды — Тamb:

Силовые конденсаторы шины питания мощных преобразователей частоты Тмакс. = ( I&asymp-2xESR) xRt + Тamb. (1)

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: