या आठवड्यात आम्ही गेल्या आठवड्यातील लेख सुरू ठेवतो.

1.2 इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर

इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपॅसिटरमध्ये वापरले जाणारे डायलेक्ट्रिक म्हणजे अॅल्युमिनियमच्या गंजामुळे तयार झालेला अॅल्युमिनियम ऑक्साईड आहे, ज्याचा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक 8 ते 8.5 असतो आणि त्याची कार्यरत डायलेक्ट्रिक ताकद सुमारे 0.07V/A (1µm=10000A) असते.तथापि, अशी जाडी प्राप्त करणे शक्य नाही.अॅल्युमिनियमच्या थराची जाडी इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरची क्षमता घटक (विशिष्ट कॅपॅसिटन्स) कमी करते कारण चांगली ऊर्जा साठवण वैशिष्ट्ये मिळविण्यासाठी अॅल्युमिनियम फॉइलला अॅल्युमिनियम ऑक्साईड फिल्म तयार करण्यासाठी कोरावे लागते आणि पृष्ठभाग अनेक असमान पृष्ठभाग तयार करेल.दुसरीकडे, कमी व्होल्टेजसाठी इलेक्ट्रोलाइटची प्रतिरोधकता 150Ωcm आणि उच्च व्होल्टेज (500V) साठी 5kΩcm आहे.इलेक्ट्रोलाइटची उच्च प्रतिरोधकता RMS प्रवाह मर्यादित करते जी इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर सहन करू शकते, विशेषत: 20mA/µF पर्यंत.

या कारणांमुळे इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर 450V ठराविक (काही वैयक्तिक उत्पादक 600V साठी डिझाइन केलेले) जास्तीत जास्त व्होल्टेजसाठी डिझाइन केलेले आहेत.म्हणून, उच्च व्होल्टेज मिळविण्यासाठी, कॅपेसिटरला मालिकेत जोडून ते प्राप्त करणे आवश्यक आहे.तथापि, प्रत्येक इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरच्या इन्सुलेशन प्रतिरोधातील फरकामुळे, प्रत्येक कॅपेसिटरशी जोडलेल्या कॅपेसिटरच्या व्होल्टेजमध्ये समतोल ठेवण्यासाठी प्रत्येक कॅपेसिटरशी एक रेझिस्टर जोडला जाणे आवश्यक आहे.याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर हे ध्रुवीकृत उपकरणे आहेत आणि जेव्हा लागू केलेले रिव्हर्स व्होल्टेज 1.5 पट Un पेक्षा जास्त होते, तेव्हा एक इलेक्ट्रोकेमिक प्रतिक्रिया उद्भवते.लागू केलेले रिव्हर्स व्होल्टेज पुरेसे लांब असताना, कॅपेसिटर बाहेर पडेल.ही घटना टाळण्यासाठी, डायोड वापरताना प्रत्येक कॅपेसिटरच्या पुढे जोडलेला असावा.याशिवाय, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरचा व्होल्टेज वाढीचा प्रतिकार साधारणपणे 1.15 पट Un असतो आणि चांगले 1.2 पट Un पर्यंत पोहोचू शकतात.त्यामुळे डिझायनरांनी त्यांचा वापर करताना केवळ स्थिर-स्थितीत कार्यरत व्होल्टेजच नव्हे तर सर्ज व्होल्टेजचाही विचार केला पाहिजे.सारांश, फिल्म कॅपेसिटर आणि इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरमधील खालील तुलना सारणी काढली जाऊ शकते, चित्र 1 पहा.

2. अनुप्रयोग विश्लेषण

फिल्टर म्हणून DC-Link कॅपेसिटरला उच्च प्रवाह आणि उच्च क्षमतेच्या डिझाइनची आवश्यकता असते.Fig.3 मध्ये नमूद केल्याप्रमाणे नवीन ऊर्जा वाहनाची मुख्य मोटर ड्राइव्ह प्रणालीचे उदाहरण आहे.या ऍप्लिकेशनमध्ये कॅपेसिटर डिकपलिंग भूमिका बजावते आणि सर्किटमध्ये उच्च ऑपरेटिंग करंट आहे.फिल्म DC-Link कॅपेसिटरमध्ये मोठ्या ऑपरेटिंग करंट्स (Irms) चा सामना करण्यास सक्षम असण्याचा फायदा आहे.उदाहरण म्हणून 50~60kW नवीन ऊर्जा वाहन पॅरामीटर्स घ्या, पॅरामीटर्स खालीलप्रमाणे आहेत: ऑपरेटिंग व्होल्टेज 330 Vdc, रिपल व्होल्टेज 10Vrms, रिपल करंट 150Arms@10KHz.

मग किमान विद्युत क्षमता अशी गणना केली जाते:

फिल्म कॅपेसिटर डिझाइनसाठी हे कार्यान्वित करणे सोपे आहे.इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपॅसिटर वापरले जातात असे गृहीत धरून, 20mA/μF ग्राह्य धरल्यास, वरील पॅरामीटर्सची पूर्तता करण्यासाठी इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरची किमान कॅपेसिटन्स खालीलप्रमाणे मोजली जाते:

हे कॅपेसिटन्स मिळविण्यासाठी समांतर कनेक्ट केलेले एकाधिक इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर आवश्यक आहेत.

ओव्हर-व्होल्टेज ऍप्लिकेशन्समध्ये, जसे की लाईट रेल, इलेक्ट्रिक बस, भुयारी मार्ग, इ. या शक्ती पँटोग्राफद्वारे लोकोमोटिव्ह पॅन्टोग्राफशी जोडल्या गेल्या आहेत हे लक्षात घेऊन, वाहतूक प्रवासादरम्यान पॅन्टोग्राफ आणि पॅन्टोग्राफ यांच्यातील संपर्क अधूनमधून असतो.जेव्हा दोघे संपर्कात नसतात, तेव्हा वीज पुरवठा DC-L इंक कॅपेसिटरद्वारे समर्थित असतो आणि जेव्हा संपर्क पुनर्संचयित केला जातो तेव्हा ओव्हर-व्होल्टेज तयार होते.सर्वात वाईट केस म्हणजे डिस्कनेक्ट केल्यावर डीसी-लिंक कॅपेसिटरद्वारे पूर्ण डिस्चार्ज, जेथे डिस्चार्ज व्होल्टेज पॅन्टोग्राफ व्होल्टेजच्या बरोबरीचे असते आणि जेव्हा संपर्क पुनर्संचयित केला जातो तेव्हा परिणामी ओव्हर-व्होल्टेज रेट केलेल्या ऑपरेटिंग अनच्या जवळजवळ दोनपट असते.फिल्म कॅपेसिटरसाठी डीसी-लिंक कॅपेसिटर अतिरिक्त विचाराशिवाय हाताळले जाऊ शकते.इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर वापरल्यास, ओव्हर-व्होल्टेज 1.2Un आहे.शांघाय मेट्रोचे उदाहरण घ्या.Un=1500Vdc, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरसाठी व्होल्टेज विचारात घ्या:

नंतर सहा 450V कॅपेसिटर मालिकेत जोडले जातील.जर फिल्म कॅपेसिटर डिझाइनचा वापर 600Vdc ते 2000Vdc किंवा 3000Vdc मध्ये केला असेल तर सहज साध्य करता येईल.याव्यतिरिक्त, कॅपेसिटर पूर्णपणे डिस्चार्ज करण्याच्या बाबतीत उर्जा दोन इलेक्ट्रोड्समध्ये शॉर्ट सर्किट डिस्चार्ज बनवते, डीसी-लिंक कॅपेसिटरद्वारे मोठ्या प्रमाणात इनरश करंट तयार करते, जे सामान्यतः इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटरसाठी आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी भिन्न असते.

याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपॅसिटरच्या तुलनेत डीसी-लिंक फिल्म कॅपेसिटर खूप कमी ESR (सामान्यत: 10mΩ खाली, आणि अगदी कमी <1mΩ) आणि सेल्फ-इंडक्टन्स एलएस (सामान्यत: 100nH खाली, आणि काही बाबतीत 10 किंवा 20nH खाली) साध्य करण्यासाठी डिझाइन केले जाऊ शकतात. .हे लागू केल्यावर DC-Link फिल्म कॅपेसिटर थेट IGBT मॉड्यूलमध्ये स्थापित करण्यास अनुमती देते, बस बारला DC-Link फिल्म कॅपेसिटरमध्ये समाकलित करण्यास अनुमती देते, अशा प्रकारे फिल्म कॅपेसिटर वापरताना समर्पित IGBT शोषक कॅपेसिटरची आवश्यकता दूर करते, बचत करते. डिझायनर पैसे एक लक्षणीय रक्कम.अंजीर.2.आणि 3 काही C3A आणि C3B उत्पादनांची तांत्रिक वैशिष्ट्ये दर्शवतात.

3. निष्कर्ष

सुरुवातीच्या काळात, DC-Link capacitors हे बहुधा इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर होते कारण किंमत आणि आकाराच्या विचारात.

तथापि, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर व्होल्टेज आणि वर्तमान सहन करण्याच्या क्षमतेमुळे प्रभावित होतात (फिल्म कॅपेसिटरच्या तुलनेत खूप जास्त ESR), त्यामुळे मोठी क्षमता मिळविण्यासाठी आणि उच्च व्होल्टेज वापराच्या आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी अनेक इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर मालिका आणि समांतर जोडणे आवश्यक आहे.याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रोलाइट सामग्रीचे अस्थिरीकरण लक्षात घेऊन, ते नियमितपणे बदलले पाहिजे.नवीन उर्जा अनुप्रयोगांना साधारणपणे 15 वर्षांचे उत्पादन आयुष्य आवश्यक असते, म्हणून या कालावधीत ते 2 ते 3 वेळा बदलले पाहिजे.त्यामुळे, संपूर्ण मशीनच्या विक्रीनंतरच्या सेवेमध्ये लक्षणीय किंमत आणि गैरसोय आहे.मेटॅलायझेशन कोटिंग तंत्रज्ञान आणि फिल्म कॅपेसिटर तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, अल्ट्रा-थिन OPP फिल्म (सर्वात पातळ 2.7µm, अगदी 2.4µm) वापरून 450V ते 1200V किंवा त्याहूनही जास्त व्होल्टेजसह उच्च-क्षमतेचे डीसी फिल्टर कॅपेसिटर तयार करणे शक्य झाले आहे. सुरक्षा फिल्म बाष्पीभवन तंत्रज्ञान.दुसरीकडे, बस बारसह DC-Link कॅपेसिटरचे एकत्रीकरण इन्व्हर्टर मॉड्यूल डिझाइन अधिक कॉम्पॅक्ट बनवते आणि सर्किट ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी सर्किटचे स्ट्रे इंडक्टन्स मोठ्या प्रमाणात कमी करते.