Ĉi-semajne ni daŭrigas kun la artikolo de la pasinta semajno.

1.2 Elektrolizaj kondensatoroj

La dielektriko uzata en elektrolizaj kondensatoroj estas aluminio-oksido formita per korodo de aluminio, kun dielektrika konstanto de 8 ĝis 8,5 kaj funkcia dielektrika forto de ĉirkaŭ 0,07V/A (1µm=10000A). Tamen, ne eblas atingi tian dikecon. La dikeco de la aluminio-tavolo reduktas la kapacitan faktoron (specifan kapacitancon) de elektrolizaj kondensatoroj, ĉar la aluminio-folio devas esti gratita por formi aluminio-oksidan filmon por atingi bonajn energiajn stokajn karakterizaĵojn, kaj la surfaco formos multajn malebenajn surfacojn. Aliflanke, la rezisteco de la elektrolito estas 150Ωcm por malalta tensio kaj 5kΩcm por alta tensio (500V). La pli alta rezisteco de la elektrolito limigas la RMS-fluon, kiun la elektroliza kondensatoro povas elteni, tipe al 20mA/µF.

Pro ĉi tiuj kialoj, elektrolizaj kondensatoroj estas desegnitaj por maksimuma tensio de tipa 450V (kelkaj individuaj fabrikantoj desegnas por 600V). Tial, por atingi pli altajn tensiojn, necesas atingi ilin per serie konekto de kondensatoroj. Tamen, pro la diferenco en izola rezistanco de ĉiu elektroliza kondensatoro, oni devas konekti rezistilon al ĉiu kondensatoro por ekvilibrigi la tension de ĉiu serie konektita kondensatoro. Krome, elektrolizaj kondensatoroj estas polarigitaj aparatoj, kaj kiam la aplikata inversa tensio superas 1,5-oble Un, okazas elektrokemia reakcio. Kiam la aplikata inversa tensio estas sufiĉe longa, la kondensatoro elverŝiĝos. Por eviti ĉi tiun fenomenon, oni devas konekti diodon apud ĉiu kondensatoro kiam ĝi estas uzata. Krome, la tensio-pikorezisto de elektrolizaj kondensatoroj estas ĝenerale 1,15-oble Un, kaj la bonaj povas atingi 1,2-oble Un. Do la desegnistoj devas konsideri ne nur la stabilan funkcian tension, sed ankaŭ la pikotension dum uzado. Resumante, oni povas desegni la jenan komparan tabelon inter filmkondensatoroj kaj elektrolizaj kondensatoroj, vidu Fig.1.

2. Aplikaĵa Analizo

Kondensatoroj de kontinukurenta ligo (DC-liga kondensatoro) kiel filtriloj postulas dezajnojn kun alta kurento kaj alta kapacito. Ekzemplo estas la ĉefa motora transmisiosistemo de novenergia veturilo, kiel menciite en Fig. 3. En ĉi tiu apliko, la kondensatoro ludas malkuplan rolon kaj la cirkvito havas altan funkcian kurenton. La filma DC-liga kondensatoro havas la avantaĝon povi elteni grandajn funkciajn kurentojn (Irms). Prenu parametrojn de novenergia veturilo de 50~60 kW kiel ekzemplon, la parametroj estas jenaj: funkcia tensio 330 Vdc, ondtensio 10 Vrms, ondkurento 150 Arms@10KHz.

Tiam la minimuma elektra kapacito estas kalkulata jene:

Ĉi tio estas facile aplikebla por la dezajno de filmkondensatoroj. Supozante, ke elektrolizaj kondensatoroj estas uzataj, se oni konsideras 20mA/μF, la minimuma kapacitanco de la elektrolizaj kondensatoroj estas kalkulata por plenumi la suprajn parametrojn jene:

Tio postulas plurajn elektrolizajn kondensatorojn konektitajn paralele por atingi ĉi tiun kapacitancon.

En aplikoj de supertensio, kiel ekzemple malpeza fervojo, elektra buso, metroo, ktp., konsiderante ke ĉi tiuj potencoj estas konektitaj al la lokomotiva pantografo per la pantografo, la kontakto inter la pantografo kaj la pantografo estas intermita dum la transportado. Kiam la du ne estas en kontakto, la elektroprovizo estas subtenata de la kondensilo DC-L, kaj kiam la kontakto estas restarigita, la supertensio estas generita. La plej malbona kazo estas kompleta malŝarĝo fare de la kondensilo DC-Link kiam malkonektita, kie la malŝarĝa tensio egalas al la pantografa tensio, kaj kiam la kontakto estas restarigita, la rezulta supertensio estas preskaŭ duoble la nominala funkcia Un. Por filmkondensiloj, la kondensilo DC-Link povas esti pritraktita sen plia konsidero. Se elektrolizaj kondensiloj estas uzataj, la supertensio estas 1.2 Un. Prenu la metroon de Ŝanhajo kiel ekzemplon. Un = 1500 V dc, por konsideri la elektrolizan kondensilon, la tensio estas:

Poste la ses 450V-kondensatoroj estas konektotaj serie. Se oni uzas filmkondensatoran dezajnon, oni facile atingas 600Vdc ĝis 2000Vdc aŭ eĉ 3000Vdc. Krome, la energio en kazo de plena malŝarĝo de la kondensatoro formas kurtan cirkvitan malŝarĝon inter la du elektrodoj, generante grandan alfluan kurenton tra la kondensatoro DC-Link, kiu kutime malsamas por elektrolizaj kondensatoroj por plenumi la postulojn.

Krome, kompare kun elektrolizaj kondensatoroj, filmkondensatoroj de DC-Link povas esti desegnitaj por atingi tre malaltan ESR (tipe sub 10mΩ, kaj eĉ pli malaltan <1mΩ) kaj meminduktancan LS (tipe sub 100nH, kaj en iuj kazoj sub 10 aŭ 20nH). Ĉi tio permesas la instalon de la filmkondensatoro de DC-Link rekte en la IGBT-modulon kiam aplikita, permesante integri la busbaron en la filmkondensatoron de DC-Link, tiel eliminante la bezonon de dediĉita IGBT-absorbiga kondensatoro dum uzado de filmkondensatoroj, ŝparante al la desegnisto signifan monsumon. Figuroj 2 kaj 3 montras la teknikajn specifojn de kelkaj el la C3A kaj C3B produktoj.

3. Konkludo

En la fruaj tagoj, kondensiloj DC-Link estis plejparte elektrolizaj kondensiloj pro kosto kaj grandeckonsideroj.

Tamen, elektrolizaj kondensatoroj estas influitaj de tensio kaj kurent-eltena kapablo (multe pli alta ESR kompare kun filmkondensatoroj), do necesas konekti plurajn elektrolizajn kondensatorojn serie kaj paralele por atingi grandan kapaciton kaj plenumi la postulojn de alttensia uzo. Krome, konsiderante la volatiliĝon de elektrolita materialo, ĝi devus esti anstataŭigita regule. Novaj energiaj aplikoj ĝenerale postulas produktan vivdaŭron de 15 jaroj, do ĝi devas esti anstataŭigita 2 ĝis 3 fojojn dum ĉi tiu periodo. Tial, ekzistas konsiderinda kosto kaj malkomforto en la postvenda servo de la tuta maŝino. Kun la disvolviĝo de metaligada tegaĵa teknologio kaj filmkondensatora teknologio, eblis produkti altkapacitajn kondensatorojn de kontinukurenta kurento kun tensio de 450V ĝis 1200V aŭ eĉ pli alte kun ultra-maldika OPP-filmo (la plej maldika 2.7µm, eĉ 2.4µm) uzante sekurecan filmvaporigan teknologion. Aliflanke, la integriĝo de kondensatoroj de kontinukurenta kurento kun la busbaro igas la dezajnon de la invetila modulo pli kompakta kaj multe reduktas la devagan induktancon de la cirkvito por optimumigi la cirkviton.