DC Link Kapasitör Fonksiyonu ve Seçim Kılavuzu

I. DC Bağlantı Kondansatörlerinin Temel İşlevleri

DC bağlantı kapasitörü Tipik olarak redresör (veya diğer DC kaynağı) ile invertör arasında bulunur ve frekans dönüştürücüler, invertör güç kaynakları ve UPS gibi ekipmanlardaki temel bileşenlerdir. Başlıca işlevleri aşağıdaki dört noktada özetlenebilir:

1. DC bara voltajını stabilize edin (voltaj regülasyonu)
İşlev: İnvertörler (IGBT'ler gibi) yüksek frekanslarda anahtarlanır ve DC barasından yüksek düzeyde darbeli akım çeker. Bu, DC bara voltajında ​​önemli dalgalanmalara neden olur.
Bir kapasitörün davranışı: Anahtarlama transistörü açıldığında ve akım arttığında kondansatör boşalarak yüke anlık enerji sağlar ve bara voltajının ani düşmesini önler; anahtarlama transistörü kapatıldığında, kapasitör şarj olur, güç kaynağından enerji emer ve veri yolu voltajında ​​​​bir dalgalanma önlenir. Bir "rezervuar" gibi davranarak akıştaki (akım) dalgalanmaları yumuşatır ve sabit bir su seviyesini (voltaj) kveyaur.

2. Anlık tepe akımı sağlayın (reaktif güç sağlayın)
Uygulama : Modern motor sürücüleri hızlı dinamik yanıt gerektirir. Yük aniden arttığında invertörün anında büyük bir akım sağlaması gerekir. DC güç kaynağının ve ön uç hatların parazitik endüktansı nedeniyle bu kadar büyük bir akımı anında sağlayamazlar.
Kapasitör davranışı: Düşük iç dirençleri (ESL/ESR) nedeniyle kapasitörler depolanmış enerjilerini çok hızlı bir şekilde serbest bırakarak sürücüye gerekli anlık tepe akımını sağlar ve sürücünün hızlı yanıt verme yeteneğini sağlar.

3. Yüksek frekanslı gürültüyü ve dalgalanmayı emer (filtreleme)
İşlev: Anahtarlama cihazlarının hızlı açılıp kapanması, hat boyunca yayılan veya iletilen yüksek frekanslı anahtarlama gürültüsü üretir.
Kapasitör davranışı: DC bağlantı kapasitörleri, bu yüksek frekanslı gürültü bileşenleri için düşük empedanslı bir döngü sağlayarak bunların yerel olarak emilmesine olanak tanır, yukarı yöndeki doğrultucu devresine veya güç şebekesine gürültü girişimini önler ve ayrıca bunun aşağı yöndeki kontrol devresini etkilemesini de önler.

4. İndüktör enerji geri beslemesini bastırın
İşlev: Motor sürücüsünde, motor jeneratör durumundayken (frenleme veya ağır nesnelerin indirilmesi gibi), enerji motor tarafından DC baraya geri beslenecektir.
Bir kapasitörün davranışı: Bir kapasitör bu geri besleme enerjisini emerek DC bara voltajının çok yükseğe pompalanmasını önleyebilir, böylece anahtarlama cihazlarını aşırı voltajın bozulmasından koruyabilir. (Ciddi enerji geri beslemesi durumlarında genellikle bir frenleme direnci ve frenleme ünitesi gereklidir.)

II. DC Bağlantı Kondansatörlerinin Seçiminde Önemli Noktalar
Bir DC bara kondansatörü seçerken aşağıdaki temel parametrelerin dikkate alınması gerekir:

1. Nominal gerilim
Hesaplama: Gerilim, DC barasının olası geriliminden yüksek olmalıdır. Örneğin, 380VAC üç fazlı bir giriş için, düzeltmeden sonraki ortalama DC voltajı yaklaşık 540VDC'dir. Şebeke dalgalanmaları ve pompalama gerilimi gibi faktörler göz önüne alındığında, anma gerilimi olan kapasitörler 630VDC or Tipik olarak 700VDC seçilir .
Marj: Uzun vadeli güvenilirliği sağlamak ve voltaj yükselmeleriyle başa çıkmak için genellikle %15-%20'lik bir voltaj marjı gerekir.

2. Kapasite
İşlev: Kapasitans değeri, kapasitörün enerji depolama ve voltajı dengeleme yeteneğini belirler. Kapasitans değeri ne kadar büyük olursa, voltaj düzenleme etkisi o kadar iyi olur ve voltaj dalgalanması o kadar küçük olur.
Tahmin yöntemi: Hesaplama için karmaşık formüller vardır, ancak genel kural şudur: Her 1kW invertör çıkış gücü için yaklaşık 100μF - 200μF kapasitör gereklidir . Örneğin, 15kW'lık bir invertör tipik olarak 1500μF - 3000μF DC bağlantı kapasitörünü kullanır.
Etkileyen faktörler arasında sistem gücü, anahtarlama frekansı, izin verilen voltaj dalgalanma faktörü ve yük ataleti yer alır. Daha yüksek bir anahtarlama frekansı, nispeten daha küçük bir kapasitör gerekliliğine izin verir.

3. Nominal dalgalanma akımı
Tanım: Bir kapasitörün dayanabileceği sürekli alternatif akımın etkin değeri. Bu, kapasitör ısınmasını ölçmek için önemli bir göstergedir.
Önemi: Gerçek dalgalanma akımı kapasitörün nominal değerini aşarsa, kapasitörün içinde ciddi aşırı ısınmaya, elektrolitin kurumasına, kullanım ömründe keskin bir azalmaya ve hatta termal bozulmaya neden olur.
Seçim ilkesi: Kapasitörden akan toplam dalgalanma akımının etkin değeri hesaplanmalı veya simüle edilmeli ve aşağıdakilerin sağlanması sağlanmalıdır: Seçilen kapasitörün nominal dalgalanma akımı, gerçek dalgalanma akımından daha büyük , belli bir marjla. Yüksek frekanslı uygulamalarda bu, kapasitans kadar önemli, hatta ondan daha da önemli bir parametredir.

4. Eşdeğer seri direnç (ESR) ve eşdeğer seri endüktans (ESL)
ESR: Kapasitörlerde kayıplara ve ısı oluşumuna neden olan ana faktör. ESR ne kadar küçük olursa, kayıp o kadar düşük olur ve yüksek frekanslarda filtreleme performansı o kadar iyi olur.
ESL (Etkili Alçak Gerilim): Bir kapasitörün yüksek frekans özelliklerini sınırlar. Frekans kendi rezonans frekansını aştığında kapasitör endüktif hale gelir ve kapasitif işlevini kaybeder. ESL'yi azaltmak için genellikle çok pinli, çok katmanlı veya düz sıralı pin tasarımları kullanılır.

5. Ömrü
Anahtar faktör: Elektrolitik kapasitörler için ömür, temel performans göstergesidir. Yaşam süresi esas olarak şunlardan etkilenir: dahili sıcak noktaların sıcaklığı .
Hesaplama: "10 derece kuralını" takip edin; bu, çalışma sıcaklığındaki her 10°C'lik düşüşte kullanım ömrünün iki katına çıktığı anlamına gelir. Üreticiler çalışma sıcaklığındaki nominal ömrü (ör. 105°C/2000 saat) sağlayacaktır.
Seçim hususları: Ekipmanın beklenen hizmet ömrüne ve ortam sıcaklığına göre yeterli kullanım ömrüne sahip kapasitör modellerini seçin.