Ghid de selecție și funcție de condensator DC Link

I. Funcțiile de bază ale condensatoarelsau DC Link

Condensator DC Link sunt de obicei situate între redresor (sau altă sursă de curent continuu) și invertor și sunt componente cheie ale echipamentelor cum ar fi convertizoarele de frecvență, sursele de alimentare cu invertor și UPS. Principalele lor funcții pot fi rezumate în următoarele patru puncte:

1. Stabilizați tensiunea magistralei DC (reglarea tensiunii)
Funcție: Invertoarele (cum ar fi IGBT-urile) comută la frecvențe înalte, atragând curent puternic pulsat din magistrala DC. Acest lucru are ca rezultat o ondulare semnificativă a tensiunii magistralei DC.
Comportamentul unui condensator: Când tranzistorul de comutare este pornit și curentul crește, condensatorul se descarcă, furnizând energie instantanee sarcinii și prevenind o scădere bruscă a tensiunii magistralei; atunci când tranzistorul de comutare este oprit, condensatorul se încarcă, absorbind energia de la sursa de alimentare și prevenind o creștere a tensiunii magistralei. Acționează ca un „rezervor”, netezind fluctuațiile debitului (curent) și menținând un nivel stabil al apei (tensiune).

2. Oferă curent de vârf instantaneu (oferă putere reactivă)
Aplicatie: Motoarele moderne necesită un răspuns dinamic rapid. Când sarcina crește brusc, invertorul trebuie să furnizeze un curent mare instantaneu. Datorită inductanței parazitare a sursei de alimentare DC și a liniilor frontale, acestea nu pot furniza un curent atât de mare instantaneu.
Comportamentul condensatorului: Datorită rezistenței lor interne scăzute (ESL/ESR), condensatoarele își pot elibera energia stocată foarte rapid, oferind invertorului curentul de vârf instantaneu necesar și asigurând capacitatea de răspuns rapid a unității.

3. Absoarbe zgomotul de înaltă frecvență și ondulația (filtrare)
Funcție: Pornirea și oprirea rapidă a dispozitivelor de comutare generează zgomot de comutare de înaltă frecvență, care este radiat sau condus prin linie.
Comportamentul condensatorului: Condensatorii de legătură DC asigură o buclă de impedanță scăzută pentru aceste componente de zgomot de înaltă frecvență, permițându-le să fie absorbite local, prevenind interferența de zgomot la circuitul redresor sau rețeaua de alimentare din amonte și, de asemenea, împiedicând-o să afecteze circuitul de control din aval.

4. Suprimați feedback-ul energiei inductorului
Funcție: În acționarea motorului, când motorul este în starea generatorului (cum ar fi frânarea sau coborârea obiectelor grele), energia va fi retransmisă din partea motorului către magistrala DC.
Comportamentul unui condensator: Un condensator poate absorbi această energie de reacție, prevenind pomparea prea mare a tensiunii magistralei DC, protejând astfel dispozitivele de comutare de defectarea supratensiunii. (În cazurile de feedback puternic de energie, de obicei sunt necesare o rezistență de frânare și o unitate de frânare.)

II. Puncte cheie pentru selectarea condensatorilor DC Link
Când selectați un condensator de legătură DC, trebuie luați în considerare următorii parametri cheie:

1. Tensiune nominală
Calcul: Tensiunea trebuie să fie mai mare decât tensiunea posibilă a magistralei DC. De exemplu, pentru o intrare trifazată de 380 VCA, tensiunea medie DC după rectificare este de aproximativ 540 VDC. Luând în considerare factori precum fluctuațiile rețelei și tensiunea de pompare, condensatori cu o tensiune nominală de 630VDC or 700VDC sunt de obicei selectați .
Marja: În general, este necesară o marjă de tensiune de 15%-20% pentru a asigura fiabilitatea pe termen lung și pentru a face față vârfurilor de tensiune.

2. Capacitate
Funcție: Valoarea capacității determină capacitatea unui condensator de a stoca energie și de a stabiliza tensiunea. Cu cât valoarea capacității este mai mare, cu atât efectul de reglare a tensiunii este mai bun și ondulația de tensiune este mai mică.
Metoda de estimare: Există formule complexe de calcul, dar o regulă generală obișnuită este aceea este necesar aproximativ 100μF - 200μF de condensator pentru fiecare 1kW de putere de ieșire a invertorului . De exemplu, un invertor de 15 kW folosește în mod obișnuit 1500μF - 3000μF de condensator DC.
Factorii de influență includ puterea sistemului, frecvența de comutare, factorul de ondulare a tensiunii admisibile și inerția sarcinii. O frecvență de comutare mai mare permite un condensator necesar relativ mai mic.

3. Curent nominal de ondulare
Definitie: Valoarea efectivă a curentului alternativ continuu pe care o poate suporta un condensator. Acesta este un indicator cheie pentru măsurarea încălzirii condensatorului.
importanta: Dacă curentul real de ondulare depășește valoarea nominală a condensatorului, va provoca o supraîncălzire severă în interiorul condensatorului, uscarea electrolitului, o reducere bruscă a duratei de viață și chiar o defecțiune termică.
Principiul de selectie: Valoarea efectivă a curentului total de ondulare care curge prin condensator trebuie calculată sau simulată și trebuie să se asigure că curentul nominal de ondulare al condensatorului selectat este mai mare decât curentul de ondulare real , cu o anumită marjă. În aplicațiile de înaltă frecvență, acesta este un parametru la fel de important sau chiar mai important decât capacitatea.

4. Rezistență în serie echivalentă (ESR) și inductanță în serie echivalentă (ESL)
ESR: Principalul factor care provoacă pierderi și generare de căldură în condensatoare. Cu cât ESR este mai mic, cu atât pierderile sunt mai mici și performanța de filtrare la frecvențe înalte este mai bună.
ESL (tensiune joasă efectivă): Limitează caracteristicile de înaltă frecvență ale unui condensator. Atunci când frecvența depășește frecvența sa de auto-rezonanță, condensatorul devine inductiv și își pierde funcția capacitivă. Pentru a reduce ESL, sunt utilizate în mod obișnuit modele cu mai multe pini, cu mai multe straturi sau cu rânduri plate.

5. Durata de viață
Factorul cheie: Pentru condensatoarele electrolitice, durata de viață este indicatorul lor de performanță de bază. Durata de viață este afectată în principal de temperatura punctelor fierbinți interne .
Calcul: Urmați „regula celor 10 grade”, ceea ce înseamnă că pentru fiecare scădere cu 10°C a temperaturii de funcționare, durata de viață se dublează. Producătorii vor furniza durata de viață nominală la temperatura de funcționare (de exemplu, 105°C/2000 ore).
Considerații de selecție: Selectați modele de condensatoare cu durată de viață suficientă pe baza duratei de viață estimate a echipamentului și a temperaturii ambientale.