Значимую роль в процессе трансформации энергии в самых различных приложениях занимают конденсаторы DC-Link. Изделие идеально подходит для применения в 3-хфазных инверторах PWM, ветряного и фотоэлектрического типа, моторных приводах промышленного предназначения, ЗУ для транспортных средств, БП для медицинских приборов, инверторах, монтируемых на транспортные средства.
Что касается систем с повышенными требованиями, то для них характерны строгие условия, повышенная цена и надёжность, возможность применения в нестандартных и опасных условиях. Несмотря на то, что в процессе проектирования схем возможно применение самых разноплановых технологий, ведущие производители данной отрасли уже на протяжении длительного периода времени для данных целей используют конденсатор DC-Link.
С их помощью значительно улучшается плотность мощности в системе и разрешаются основные физические проблемы, в первую очередь это касается пульсации, возникающей в результате стремительного переключения, присущее для преобразователя мощности.
На сегодняшний день широко распространенно применение преобразователей мощности в таких системах, как гибридные и электрически-приводные, являющиеся неотъемлемой частью автомобильной промышленности.
Система электромобиля состоит из таких основных устройств, как: аккумулятор, электродвигатель, комплект устройств, накапливающих энергию, предназначенную для приводной системы, прибор регулирующий мощность и, конечно же, инвертора.
Каждое вышеперечисленное оборудование способно корректно функционировать при max напряжении, показатель которого может находиться в диапазоне от 48 до 800В DC. Такой вид физического ограничения, как ограничение тока, провоцирует то, что максимальное напряжение коррелирует с максимально возможной производительностью.
Ситуация такова, что высокое значение рабочего напряжения постоянного тока провоцирует уменьшение нужного количества тока для выходной мощности такого же значения. Очень важно при организации самых различных рабочих процессов в автомобильной промышленности применение компонентов, способных показывать корректную, максимально длительную и эффективную работу даже в диапазоне высоких температур, при постоянной вибрации, нестандартных и сложных условиях, в которых находится прибор.
Не обойтись без конденсатора DC-Link и в процессе преобразования энергии звена, трёхфазным тяговым инвертором в привод двигателя. Процесс функционирования автомобиля, который работает от электродвигателей, невозможно организовать просто от источника энергии, как это происходит в машинках, предназначенных для детских игр.
В данном случае есть потребность в трансформации. Для того, чтобы ТС, что функционирует при помощи электродвигателей, корректно и долго работало, необходимо применение трёхфазного инвертора, состоящего из таких фаз:
- первая (входная): обеспечивает выведение от аккумулятора напряжения DC;
- вторая: запускает процесс преобразования посредством конденсатора DC-Link, способного на шинах DC осуществлять процесс фильтрования и сглаживания показателей постоянного напряжения;
- третья: происходит процесс преобразования при помощи высокочастотной коммутации, также на этой фазе гарантируется преобразованная мощность для нагрузки.
Важность конденсатора DC-Link
На 1-й и 3-й фазах должен происходить процесс компенсации колебаний мгновенной мощности на токовых шинах от активности при помощи конденсатора DC.
Конденсатор DC-Link — уникальное устройство с рядом преимуществ, среди которых непременно можно выделить способность к стабилизации имеющихся на 3-й фазе «пульсаций», возникающее от генерации, производимых схемами переключения на высоких частотах. Под током (напряжением), что пульсирует, принято подразумевать общий среднеквадратический показатель АС и DC, не отражающийся на продуктивности функционирования конденсатора.
Как правильно вычислить емкость, которой будет достаточно для приведения в норму образовавшихся резких скачков напряжения? На второй фазе располагается конденсатор типа DC-Link, контролирующий и приводящий в норму напряжение и проходящий по шине ток. Иными словами, он подавляет перебои, которые возникают от переключения.
Данное уравнение позволит просчитать необходимый min показатель электрической емкости и электрическое напряжение тока, что пульсирует: где Cmin = требуемая минимальная емкость, Iout = выходной ток, dc = коэффициент заполнения импульса, fSW = частота переключения, VP(max) = напряжение пиковых пульсаций.
Конденсатор DC-Link для инвертора и особенности его проектирования
Основное предназначение конденсатора типа DC\Link заключается в стабилизации напряжения DC посредством ограничения присущих ему колебаний, ведь в некоторых случаях инвертор нуждается в токе max значения. В процессе создания конденсатора данного типа, производители могут применять самые различные технологии.
Приобрести уникальный конденсатор с набором отличительных параметров и свойств не составит труда, ведь рынок данных товаров переполнен самыми различными моделями, а именно: алюминиевыми электролитическими, фольговыми, керамическими.
Свой выбор необходимо осуществлять, основываясь на индивидуальных потребностях и предстоящих условиях эксплуатации. Первое, что стоит сделать в процессе выбора устройства типа DC-Link, так это сравнить присущие значения номинальной ёмкости и напряжения, которые пропорциональны потреблению энергии и по своим показателям стремятся к большим номинальным показателям пульсаций напряжения.
Выполнение стремительных переключений IGBT или MOSFET на третьей фазе провоцируют образование в узлах DC-Link пульсации, непосредственно отражающиеся на уровне производительности. Ведь для каждого конденсатора характерен конкретный импеданс. Регулировка напряжения и поглощение пульсации тока — основные задачи, которые реализует конденсатор DC-Link.
В конденсаторе DC-Link образовывается напряжение определённого уровня, который изменяется под влиянием пульсации, именно тогда, когда сквозь конденсатор проходит пульсация коммутируемого тока. При этом очень важно учитывать частоту переключения инвертора, которую данный конденсатор обязан выдерживать.
К иным рекомендациям, которые позволят приобрести идеально подходящий по всем параметрам прибор типа DC-Link, можно отнести правильное определение подходящего напряжения DC на шинах, а также:
- отведённый срок продуктивного функционирования прибора;
- частоту пульсаций;
- max допустимое значение тока;
- характеристики генерируемого пульсирующего тока (постоянные или прерывистые).
Те приборы, которые имеют наилучшие технические характеристики обязательно покажут минимальное значение самоиндуктивности, равносильное сопротивление последовательного типа, max стойкость к пульсациям.
Конденсаторы DC-Link фольгового типа способны обеспечить достаточно большое значение напряжения пульсирующего тока, а также больший срок продуктивного функционирования, в сравнении с электролитическими приборами и высокую ёмкость, если сравнивать с керамическими устройствами.
При этом всё равно на практике достаточно трудно определить необходимые параметры, непосредственно связанные с напряжением пульсаций, ведь на ней отражается количество производимых переключений и гармоник тока, которые генерируются 1-й и 3-й фазами (входной и выходной соответственно).
Учитывая вышесказанное, для организации процессе по уменьшению или генерации конкретных токов используют такой элемент, как прибор типа DC-Link. Внедрение на практике иных решений могут спровоцировать волну тока, выраженной треугольной формы. На изменение показателя номинальной ёмкости в основном влияют:
- перемена температурного режима, в котором находится устройство;
- перемена применимого значения частоты и показателя напряжения;
Кроме того, также стоит учитывать такую переменную, как самоиндуктивность, посредством которой существенно снижается эффективный импеданс прибора на значительных частотах. Это непосредственно влияет на запланированное состояние конденсатора и вносятся некоторые коррективы.
Каждая модель конденсатора нуждается в снижении высокочастотного шума, который производится окружающей средой. Решить данный вопрос, независимо от приобретаемого конденсатора, можно при помощи использования шумоподавителя, такого как KEMET Flex Suppressors. ESR конденсатор, чаще всего, выступает в роли препятствующего фактора, касательно номинального значения напряжения пульсаций.
Для того, чтобы получить min уровень ESR и обеспечить максимально длительный период эксплуатации при значительном уровне рассеивании, конденсаторы фольгированного вида становятся данных физических размеров. Это приводит к тому, что данный прибор полностью отвечает установленным параметрам напряжения пульсирующего тока.
И напоследок, очень важным моментом для всех высокомощных приборов является не только сам факт наличия охлаждения, но и какого конкретно оно вида. Осуществляя подбор DC-Link, стоит обратить внимание на присущий среде эксплуатации температурный режим.
Конденсаторы — идеальное устройство
Современный рынок конденсаторов достаточно разнообразен, но при этом не каждый из них предназначен для инверторов, которым присуще напряжение значительного уровня.
Что касается ассортимента многослойных конденсаторов керамического вида, которым были бы свойственны необходимые показатели напряжения, подходящий для предстоящих условий функционирования температурный режим, конкретные характеристики надёжности, к сожалению, очень мал.
Приложения DC-Link способны функционировать с электролитическими конденсаторами, но только высококачественными, произведёнными достойными и проверенными производителями, ведь зачастую. Не каждый конденсатор данного вида может выполнять все возложенные на него функции.
Посредством современных фольгированных конденсаторов, например, С4АЕ производства торговой марки КЕМЕТ, можно гарантировать повышенную производительность конструкции. Что касается приборов, оснащённых металлизированной фольгой, то по размеру они меньше в сравнении с электролитическими, но при этом присущие им функциональные возможности очень схожи.
Срок их корректного применения значительно больший, а причиной тому служит применение в процессе их создания слоёв металла, которые наносятся на материал подложки при помощи технологии напыления. Фольгированные конденсаторы — рациональное решение для импульсного использования высокого напряжения, а также сопутствующих проблем безопасности, ведь они максимально устойчивы к резкому перенапряжению переходному состоянию.
Конденсаторы данного типа не поляризованы, что непосредственно отражается на сроке их службы. Кроме того, в сравнении с электролитическими конденсаторами данные способны гарантировать максимальную стабильность рабочего процесса в расширенном температурном диапазоне и обеспечить отличную механическую стабильность.
Непременно привлекает пользователей и то, что фольгированные устройства могут монтироваться в самый различный способ. Очень важным моментом для транспортных средств, работающих от электродвигателей, а также которые работают одновременно на электродвигателях и бензиновом двигателе, является то, что твёрдые конденсаторы фольгированного типа способны функционировать с шинами тока, для которых характерно напряжение в размере более 500В DC.
Фольгированные устройства КЕМЕТ С4АQ — отличный вариант для вышеуказанных транспортных средств, ведь они полностью отвечают всем установленным нормам стандарта АЕС-Q200 касательно использования в автомобильной отрасли. С точки зрения архитектуры DC-Link им присущ ряд достоинств, которые непременно привлекают пользователей.
Альтернативный вариант — конденсаторы питания фольгированного типа КЕМЕТ С4АЕ, они очень похожи рядом параметров и характеристик с устройствами серии С4АQ, но при этом не могут применяться в автомобильной промышленности. В организации процесса по корректной работе инверторов значительной мощности очень важен контроль эксплуатации.
При помощи датчиков сильных токов производства фирмы КЕМЕТ серии СТ пользователю предоставляется возможность получить данные касательно тока в проводе, который находится под напряжением в реальном времени. Учитывая всё вышесказанное, процесс подбора идеального конденсатора DC-Link не такой уже и простой, но при этом очень важный.
Торговая марка КЕМЕТ вместе с ТМ Электроникс предоставляет свои услуги и товары, посредством которых получится существенно улучшить данный процесс.
C4AEGBW5500A3LJ Конденсатор: полипропиленовый; DC-Link; 50мкФ; ESR: 2,5мОм; THT
C4AQCBW5200A3FJ Конденсатор: полипропиленовый; DC-Link; 20мкФ; ESR: 5,3мОм; THT
