DC Link kondensator funksjon og valgguide

I. Kjernefunksjoner til DC-koblingskondensatellerer

DC link kondensator s er vanligvis plassert mellom likeretteren (eller annen likestrømskilde) og omformeren, og er nøkkelkomponenter i utstyr som frekvensomformere, omformerstrømforsyninger og UPS. Hovedfunksjonene deres kan oppsummeres i følgende fire punkter:

1. Stabiliser DC-bussspenning (spenningsregulering)
Funksjon: Invertere (som IGBT-er) bytter ved høye frekvenser, og trekker sterkt pulserende strøm fra DC-bussen. Dette resulterer i betydelig krusning i DC-bussspenningen.
Oppførselen til en kondensator: Når svitsjtransistoren er slått på og strømmen øker, utlades kondensatoren , og gir øyeblikkelig energi til lasten og forhindrer et plutselig fall i bussspenningen; når svitsjetransistoren er slått av, lades kondensatoren, absorberer energi fra strømkilden og forhindrer en økning i bussspenningen. Det fungerer som et "reservoar", som jevner ut svingninger i strømmen (strømmen) og opprettholder et stabilt vannnivå (spenning).

2. Gi øyeblikkelig toppstrøm (gi reaktiv effekt)
Søknad: Moderne motordrev krever rask dynamisk respons. Når belastningen plutselig øker, må omformeren gi en stor strøm øyeblikkelig. På grunn av den parasittiske induktansen til DC-strømforsyningen og front-end-linjene, kan de ikke gi så stor strøm øyeblikkelig.
Kondensatorens oppførsel: På grunn av deres lave interne motstand (ESL/ESR), kan kondensatorer frigjøre den lagrede energien svært raskt, noe som gir omformeren den nødvendige øyeblikkelige toppstrømmen og sikrer frekvensomformerens raske responsevne.

3. Absorberer høyfrekvent støy og rippel (filtrering)
Funksjon: Den raske på- og avkoblingen av koblingsenheter genererer høyfrekvent koblingsstøy, som utstråles eller ledes ut gjennom ledningen.
Kondensatorens oppførsel: DC link kondensatorer gir en lavimpedans sløyfe for disse høyfrekvente støykomponentene, slik at de kan absorberes lokalt, forhindrer støyinterferens til oppstrøms likeretterkretsen eller strømnettet, og forhindrer også at den påvirker nedstrøms kontrollkretsen.

4. Undertrykk induktorenergitilbakemelding
Funksjon: Ved motordrift, når motoren er i generatortilstand (som bremsing eller senking av tunge gjenstander), vil energi bli matet tilbake fra motorsiden til DC-bussen.
Oppførselen til en kondensator: En kondensator kan absorbere denne tilbakekoblingsenergien, og forhindrer at DC-bussspenningen pumpes for høyt, og beskytter dermed bryterenhetene mot overspenningsbrudd. (I tilfeller med alvorlig energitilbakemelding er det vanligvis nødvendig med en bremsemotstand og bremseenhet.)

II. Nøkkelpunkter for valg av DC-koblingskondensatorer
Når du velger en DC-linkkondensator, må følgende nøkkelparametere vurderes:

1. Nominell spenning
Beregning: Spenningen må være høyere enn den mulige spenningen til DC-bussen. For eksempel, for en 380VAC trefaseinngang, er gjennomsnittlig likespenning etter likeretting omtrent 540VDC. Tatt i betraktning faktorer som nettfluktuasjoner og opppumpingsspenning, kondensatorer med en merkespenning på 630VDC or 700VDC velges vanligvis .
Margin: Vanligvis kreves det en spenningsmargin på 15 %-20 % for å sikre langsiktig pålitelighet og takle spenningstopper.

2. Kapasitans
Funksjon: Kapasitansverdien bestemmer en kondensators evne til å lagre energi og stabilisere spenning. Jo større kapasitansverdien er, desto bedre er spenningsreguleringseffekten og desto mindre blir spenningsrippelen.
Estimeringsmetode: Det er komplekse formler for beregning, men en vanlig tommelfingerregel er det ca. 100μF - 200μF kondensator er nødvendig for hver 1kW inverterutgangseffekt . For eksempel bruker en 15kW omformer vanligvis 1500μF - 3000μF DC-linkkondensator.
Påvirkningsfaktorer inkluderer systemeffekt, svitsjefrekvens, tillatt spenningsrippelfaktor og lasttreghet. En høyere svitsjefrekvens gir mulighet for en relativt mindre nødvendig kondensator.

3. Nominell rippelstrøm
Definisjon: Den effektive verdien av den kontinuerlige vekselstrømmen som en kondensator tåler. Dette er en nøkkelindikator for måling av kondensatoroppvarming.
Viktighet: Hvis den faktiske krusningsstrømmen overstiger kondensatorens nominelle verdi, vil det føre til alvorlig overoppheting inne i kondensatoren, uttørking av elektrolytten, en kraftig reduksjon i levetid og til og med termisk sammenbrudd.
Utvalgsprinsipp: Den effektive verdien av den totale krusningsstrømmen som flyter gjennom kondensatoren må beregnes eller simuleres, og det må sikres at den nominelle rippelstrømmen til den valgte kondensatoren er større enn den faktiske rippelstrømmen , med en viss margin. I høyfrekvente applikasjoner er dette en parameter som er like viktig som, eller enda viktigere enn, kapasitansen.

4. Ekvivalent seriemotstand (ESR) og ekvivalent serieinduktans (ESL)
ESR: Hovedfaktoren som forårsaker tap og varmeutvikling i kondensatorer. Jo mindre ESR, jo lavere tap og bedre filtreringsytelse ved høye frekvenser.
ESL (Effektiv lavspenning): Begrenser høyfrekvensegenskapene til en kondensator. Når frekvensen overskrider sin selvresonansfrekvens, blir kondensatoren induktiv og mister sin kapasitive funksjon. For å redusere ESL brukes vanligvis design med flere pinner, flere lag eller flate rader.

5. Levetid
Nøkkelfaktor: For elektrolytiske kondensatorer er levetiden deres kjerneytelsesindikator. Levetiden påvirkes hovedsakelig av temperaturen på interne varme punkter .
Beregning: Følg «10-gradersregelen», som betyr at for hver 10°C reduksjon i driftstemperatur dobles levetiden. Produsenter vil gi den nominelle levetiden ved driftstemperaturen (f.eks. 105°C/2000 timer).
Valgbetraktninger: Velg kondensatormodeller med tilstrekkelig levetid basert på forventet levetid for utstyret og omgivelsestemperaturen.