I kēia pule e hoʻomau mākou me ka ʻatikala o ka pule i hala.

1.2 Nā capacitors electrolytic

ʻO ka dielectric i hoʻohana ʻia i loko o nā capacitors electrolytic he alumini oxide i hoʻokumu ʻia e ka corrosion o ka alumini, me kahi dielectric constant o 8 a 8.5 a me ka ikaika dielectric hana ma kahi o 0.07V/A (1µm=10000A). Eia naʻe, ʻaʻole hiki ke hoʻokō i kēlā mānoanoa. Hoʻemi ka mānoanoa o ka papa alumini i ka capacitor factor (specific capacitance) o nā capacitors electrolytic no ka mea pono e kālai ʻia ka foil alumini e hana i kahi kiʻiʻoniʻoni alumini oxide e loaʻa ai nā ʻano mālama ikehu maikaʻi, a e hana ka ʻili i nā ʻili like ʻole he nui. Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻo ka resistivity o ka electrolyte he 150Ωcm no ka voltage haʻahaʻa a me 5kΩcm no ka voltage kiʻekiʻe (500V). ʻO ke kiʻekiʻe o ka resistivity o ka electrolyte e kaupalena i ke au RMS e hiki ai i ka capacitor electrolytic ke kū, maʻamau i 20mA/µF.

No kēia mau kumu, ua hoʻolālā ʻia nā capacitors electrolytic no ka volta kiʻekiʻe loa o 450V maʻamau (hoʻolālā kekahi mau mea hana pākahi no 600V). No laila, i mea e loaʻa ai nā volta kiʻekiʻe aʻe, pono e hoʻokō iā lākou ma ka hoʻopili ʻana i nā capacitors ma ke ʻano series. Eia nō naʻe, ma muli o ka ʻokoʻa o ke kū'ē ʻana o ka insulation o kēlā me kēia capacitor electrolytic, pono e hoʻopili ʻia kahi resistor i kēlā me kēia capacitor i mea e kaulike ai i ka volta o kēlā me kēia capacitor i hoʻopili ʻia i ka series. Eia kekahi, he mau mea polarized nā capacitors electrolytic, a i ka wā e ʻoi aku ai ka volta reverse i hoʻopili ʻia ma mua o 1.5 mau manawa Un, hana ʻia kahi hopena electrochemic. Ke lōʻihi ka volta reverse i hoʻopili ʻia, e ninini ʻia ka capacitor. I mea e pale aku ai i kēia hanana, pono e hoʻopili ʻia kahi diode ma ka ʻaoʻao o kēlā me kēia capacitor i ka wā e hoʻohana ʻia ai. Eia kekahi, ʻo ke kū'ē ʻana o ka volta o nā capacitors electrolytic ma ke ʻano maʻamau he 1.15 mau manawa Un, a hiki i nā mea maikaʻi ke hiki i 1.2 mau manawa Un. No laila, pono e noʻonoʻo nā mea hoʻolālā ʻaʻole wale i ka volta hana paʻa akā i ka volta surge i ka wā e hoʻohana ai iā lākou. I ka hōʻuluʻulu ʻana, hiki ke kaha kiʻi ʻia ka papa hoʻohālikelike ma waena o nā capacitors kiʻiʻoniʻoni a me nā capacitors electrolytic, e ʻike i ke Kiʻi 1.

2. Ka Nānā ʻana i ka Noi

Pono nā capacitors DC-Link ma ke ʻano he kānana i nā hoʻolālā au kiʻekiʻe a me ka mana kiʻekiʻe. ʻO kahi laʻana ka ʻōnaehana hoʻokele motika nui o kahi kaʻa ikehu hou e like me ka mea i ʻōlelo ʻia ma ke Kiʻi 3. Ma kēia noi, hoʻokani ka capacitor i kahi hana decoupling a hōʻike ke kaapuni i kahi au hana kiʻekiʻe. Loaʻa i ka capacitor DC-Link kiʻiʻoniʻoni ka pono o ka hiki ke kū i nā au hana nui (Irms). E lawe i nā palena o ke kaʻa ikehu hou 50 ~ 60kW ma ke ʻano he laʻana, penei nā palena: voltage hana 330 Vdc, ripple voltage 10Vrms, ripple current 150Arms@10KHz.

A laila ua helu ʻia ka mana uila liʻiliʻi loa penei:

He mea maʻalahi kēia no ka hoʻokō ʻana no ka hoʻolālā ʻana i ka capacitor kiʻiʻoniʻoni. Ke manaʻo nei e hoʻohana ʻia nā capacitors electrolytic, inā e noʻonoʻo ʻia he 20mA/μF, ua helu ʻia ka capacitance liʻiliʻi loa o nā capacitors electrolytic e hoʻokō i nā palena i luna penei:

Pono kēia i nā capacitors electrolytic he nui i hoʻopili ʻia ma ke ʻano like e loaʻa ai kēia capacitance.

I nā noi over-voltage, e like me ke kaʻaahi māmā, kaʻa uila, ke kaʻaahi, a pēlā aku. Ke noʻonoʻo nei ua pili kēia mau mana i ka pantograph locomotive ma o ka pantograph, ʻo ka pilina ma waena o ka pantograph a me ka pantograph he intermittent i ka wā o ka huakaʻi halihali. Ke ʻole ka pilina o nā mea ʻelua, kākoʻo ʻia ka lako mana e ka capacitor inika DC-L, a i ka wā e hoʻihoʻi ʻia ai ka pilina, hana ʻia ka over-voltage. ʻO ka hihia ʻino loa ka hoʻokuʻu piha ʻana e ka capacitor DC-Link i ka wā e hemo ai, kahi i like ai ka voltage hoʻokuʻu me ka voltage pantograph, a i ka wā e hoʻihoʻi ʻia ai ka pilina, ʻo ka over-voltage hopena he aneane ʻelua manawa ka helu hana Un. No nā capacitors kiʻiʻoniʻoni hiki ke lawelawe ʻia ka capacitor DC-Link me ka ʻole o ka noʻonoʻo hou aku. Inā hoʻohana ʻia nā capacitors electrolytic, ʻo ka over-voltage he 1.2Un. E lawe iā Shanghai metro ma ke ʻano he laʻana. Un=1500Vdc, no ka capacitor electrolytic e noʻonoʻo ai i ka voltage:

A laila e hoʻopili ʻia nā capacitors ʻeono 450V ma ke ʻano he moʻo. Inā hoʻohana ʻia ka hoʻolālā capacitor kiʻiʻoniʻoni ma 600Vdc a i 2000Vdc a i ʻole 3000Vdc hiki ke hoʻokō maʻalahi ʻia. Eia kekahi, ʻo ka ikehu i ka hihia o ka hoʻokuʻu piha ʻana o ka capacitor e hana i kahi hoʻokuʻu kaapuni pōkole ma waena o nā electrodes ʻelua, e hana ana i kahi kahe nui ma o ka capacitor DC-Link, kahi mea ʻokoʻa pinepine no nā capacitors electrolytic e hoʻokō ai i nā koi.

Eia kekahi, i hoʻohālikelike ʻia me nā capacitors electrolytic hiki ke hoʻolālā ʻia nā capacitors kiʻiʻoniʻoni DC-Link e hoʻokō i ka ESR haʻahaʻa loa (ma lalo o 10mΩ, a ʻoi aku ka haʻahaʻa <1mΩ) a me ka inductance ponoʻī LS (ma lalo o 100nH, a i kekahi mau hihia ma lalo o 10 a i ʻole 20nH). ʻAe kēia i ka capacitor kiʻiʻoniʻoni DC-Link e hoʻokomo pololei ʻia i loko o ka module IGBT i ka wā e hoʻopili ʻia ai, e ʻae ana i ka pā kaʻa e hoʻohui ʻia i loko o ka capacitor kiʻiʻoniʻoni DC-Link, a laila e hoʻopau ana i ka pono no kahi capacitor absorber IGBT i hoʻolaʻa ʻia i ka wā e hoʻohana ai i nā capacitors kiʻiʻoniʻoni, e mālama ana i ka mea hoʻolālā i kahi kālā nui. Hōʻike ka Fig.2. a me 3 i nā kikoʻī loea o kekahi o nā huahana C3A a me C3B.

3. Hopena

I nā lā mua, ʻo ka hapa nui o nā capacitors DC-Link he mau capacitors electrolytic ma muli o ke kumukūʻai a me ka nui.

Eia nō naʻe, ua hoʻopilikia ʻia nā capacitors electrolytic e ka voltage a me ke kū ʻana o ke au (ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka ESR i hoʻohālikelike ʻia me nā capacitors kiʻiʻoniʻoni), no laila pono e hoʻohui i kekahi mau capacitors electrolytic ma ke ʻano series a me ka parallel i mea e loaʻa ai ka mana nui a hoʻokō i nā koi o ka hoʻohana ʻana i ke voltage kiʻekiʻe. Eia kekahi, e noʻonoʻo ana i ka volatilization o ka mea electrolyte, pono e hoʻololi pinepine ʻia. Pono nā noi ikehu hou i kahi ola huahana o 15 mau makahiki, no laila pono e hoʻololi ʻia i 2 a 3 mau manawa i loko o kēia wā. No laila, aia kahi kumukūʻai nui a me ka pilikia i ka lawelawe ma hope o ke kūʻai aku o ka mīkini holoʻokoʻa. Me ka hoʻomohala ʻana o ka ʻenehana uhi metallization a me ka ʻenehana capacitor kiʻiʻoniʻoni, ua hiki ke hana i nā capacitors kānana DC kiʻekiʻe me ka voltage mai 450V a i 1200V a ʻoi aku paha me ka kiʻiʻoniʻoni OPP ultra-thin (ʻo ka lahilahi loa 2.7µm, ʻoiai 2.4µm) me ka hoʻohana ʻana i ka ʻenehana vaporization kiʻiʻoniʻoni palekana. Ma kekahi ʻaoʻao, ʻo ka hoʻohui ʻana o nā capacitors DC-Link me ka bus bar e hoʻolilo i ka hoʻolālā module inverter i ʻoi aku ka liʻiliʻi a hoʻemi nui i ka inductance stray o ke kaapuni e hoʻomaikaʻi i ke kaapuni.