Minggu iki kita nerusake karo artikel minggu kepungkur.

1.2 Kapasitor elektrolit

Dielektrik sing digunakake ing kapasitor elektrolitik yaiku aluminium oksida sing dibentuk dening korosi aluminium, kanthi konstanta dielektrik 8 nganti 8,5 lan kekuatan dielektrik kerja udakara 0,07V/A (1µm=10000A). Nanging, ora bisa entuk kekandelan kaya ngono. Kekandelan lapisan aluminium nyuda faktor kapasitas (kapasitansi spesifik) kapasitor elektrolitik amarga foil aluminium kudu diukir kanggo mbentuk film aluminium oksida kanggo entuk karakteristik panyimpenan energi sing apik, lan permukaan kasebut bakal mbentuk akeh permukaan sing ora rata. Ing sisih liya, resistivitas elektrolit yaiku 150Ωcm kanggo voltase rendah lan 5kΩcm kanggo voltase tinggi (500V). Resistivitas elektrolit sing luwih dhuwur mbatesi arus RMS sing bisa ditahan kapasitor elektrolitik, biasane nganti 20mA/µF.

Amarga saka alesan iki, kapasitor elektrolit dirancang kanggo voltase maksimal 450V khas (sawetara produsen individu ngrancang kanggo 600V). Mulane, kanggo entuk voltase sing luwih dhuwur, perlu digayuh kanthi nyambungake kapasitor kanthi seri. Nanging, amarga bedane resistensi insulasi saben kapasitor elektrolit, resistor kudu disambungake menyang saben kapasitor supaya bisa ngimbangi voltase saben kapasitor sing disambungake seri. Kajaba iku, kapasitor elektrolit minangka piranti terpolarisasi, lan nalika voltase mundur sing ditrapake ngluwihi 1,5 kali Un, reaksi elektrokimia kedadeyan. Nalika voltase mundur sing ditrapake cukup dawa, kapasitor bakal metu. Kanggo nyegah fenomena iki, dioda kudu disambungake ing jejere saben kapasitor nalika digunakake. Kejaba iku, resistensi lonjakan voltase kapasitor elektrolit umume 1,15 kali Un, lan sing apik bisa tekan 1,2 kali Un. Dadi, para desainer kudu nimbang ora mung voltase kerja ajeg nanging uga voltase lonjakan nalika nggunakake. Ringkesane, tabel perbandingan ing ngisor iki antarane kapasitor film lan kapasitor elektrolit bisa digambar, deleng Gambar 1.

2. Analisis Aplikasi

Kapasitor DC-Link minangka filter mbutuhake arus dhuwur lan desain kapasitas dhuwur. Contoné yaiku sistem penggerak motor utama kendaraan energi anyar kaya sing kasebut ing Gambar 3. Ing aplikasi iki, kapasitor nduweni peran decoupling lan sirkuit kasebut nduweni arus operasi sing dhuwur. Kapasitor film DC-Link nduweni kauntungan yaiku bisa tahan arus operasi gedhe (Irms). Coba deleng parameter kendaraan energi anyar 50 ~ 60kW minangka conto, parameter kasebut kaya ing ngisor iki: voltase operasi 330 Vdc, voltase riak 10Vrms, arus riak 150Arms@10KHz.

Banjur kapasitas listrik minimal diitung kaya ing ngisor iki:

Iki gampang diimplementasikake kanggo desain kapasitor film. Kanthi nganggep kapasitor elektrolit digunakake, yen 20mA/μF dianggep, kapasitansi minimal kapasitor elektrolit diitung kanggo memenuhi parameter ing ndhuwur kaya ing ngisor iki:

Iki mbutuhake pirang-pirang kapasitor elektrolit sing disambungake paralel kanggo entuk kapasitansi iki.

Ing aplikasi voltase luwih, kayata rel ringan, bis listrik, subway, lan liya-liyane. Ngelingi daya kasebut disambungake menyang pantograf lokomotif liwat pantograf, kontak antarane pantograf lan pantograf ora tetep sajrone perjalanan transportasi. Nalika loro-lorone ora kontak, catu daya didhukung dening kapasitor tinta DC-L, lan nalika kontak dipulihake, voltase luwih bakal diasilake. Kasus paling ala yaiku discharge lengkap dening kapasitor DC-Link nalika dicopot, ing ngendi voltase discharge padha karo voltase pantograf, lan nalika kontak dipulihake, voltase luwih sing diasilake meh kaping pindho saka rating Un operasi. Kanggo kapasitor film, kapasitor DC-Link bisa ditangani tanpa pertimbangan tambahan. Yen kapasitor elektrolitik digunakake, voltase luwih yaiku 1.2Un. Coba Shanghai metro minangka conto. Un=1500Vdc, kanggo kapasitor elektrolitik kanggo nimbang voltase yaiku:

Banjur enem kapasitor 450V kudu disambungake kanthi seri. Yen desain kapasitor film digunakake ing 600Vdc nganti 2000Vdc utawa malah 3000Vdc, gampang digayuh. Kajaba iku, energi nalika kapasitor dicas kanthi lengkap mbentuk debit sirkuit cendhak antarane rong elektroda, ngasilake arus mlebu sing gedhe liwat kapasitor DC-Link, sing biasane beda kanggo kapasitor elektrolit kanggo nyukupi syarat kasebut.

Kajaba iku, dibandhingake karo kapasitor elektrolitik, kapasitor film DC-Link bisa dirancang kanggo entuk ESR sing sithik banget (biasane ing ngisor 10mΩ, lan malah luwih murah <1mΩ) lan induktansi mandiri LS (biasane ing ngisor 100nH, lan ing sawetara kasus ing ngisor 10 utawa 20nH). Iki ngidini kapasitor film DC-Link dipasang langsung menyang modul IGBT nalika ditrapake, saengga bus bar bisa diintegrasi menyang kapasitor film DC-Link, saengga ngilangi kabutuhan kapasitor penyerap IGBT khusus nalika nggunakake kapasitor film, ngirit dhuwit sing akeh kanggo desainer. Gambar 2 lan 3 nuduhake spesifikasi teknis sawetara produk C3A lan C3B.

3. Dudutan

Ing jaman wiwitan, kapasitor DC-Link umume minangka kapasitor elektrolit amarga pertimbangan biaya lan ukuran.

Nanging, kapasitor elektrolit kena pengaruh kemampuan tahan voltase lan arus (ESR sing luwih dhuwur dibandhingake karo kapasitor film), mula perlu nyambungake sawetara kapasitor elektrolit kanthi seri lan paralel supaya bisa entuk kapasitas gedhe lan nyukupi syarat panggunaan voltase dhuwur. Kajaba iku, ngelingi penguapan bahan elektrolit, kudu diganti kanthi rutin. Aplikasi energi anyar umume mbutuhake umur produk 15 taun, mula kudu diganti 2 nganti 3 kali sajrone periode iki. Mulane, ana biaya lan rasa ora nyaman sing cukup gedhe ing layanan purna jual kabeh mesin. Kanthi perkembangan teknologi lapisan metalisasi lan teknologi kapasitor film, wis bisa ngasilake kapasitor filter DC kapasitas dhuwur kanthi voltase saka 450V nganti 1200V utawa malah luwih dhuwur kanthi film OPP ultra-tipis (2,7µm paling tipis, malah 2,4µm) nggunakake teknologi penguapan film safety. Ing sisih liya, integrasi kapasitor DC-Link karo bus bar ndadekake desain modul inverter luwih ringkes lan nyuda induktansi nyasar saka sirkuit kanggo ngoptimalake sirkuit kasebut.