Válaszok Dr. Blága saa egyetemi docens, intézetigazgató Kovács László villamosmérnök, okleveles mérnökinformatikus Telesítményelektronikai átalakítókan alkalmazott alumínium elektrolit kondenzátorok áram igényevételének és öregedésének vizsgálata című PhD értekezésével kapcsolatos írálói észrevételeire Tisztelettel szeretném megköszönni Dr. Blága saa Tanár Úrnak dolgozatom részleteke menő áttekintését és hasznos írálói észrevételeit. írálatáan felmerült kérdésekre válaszaimat az aláiakan foglaltam össze:. ivel helyettesíthető egy tekercs, amelyen az előző pillanatan áram folyt, hát a kondenzátor, amely előző pillanatan adott feszültségre volt feltöltve? z induktivitás egy tekerccsel, illetve egy azzal párhuzamos áramgenerátorral, míg a kondenzátor egy kapacitással és egy azzal soros feszültséggenerátorral helyettesíthető. an az eseten, ha az induktivitás és kondenzátor nem ideális, akkor a első ellenállásukat is figyeleme kell venni a helyettesítő áramköröken. z általam vizsgált Boost konverter (disszertáció.7 áráa) telesítményelektronikai félvezető elem ki és ekapcsolt állapotának helyettesítő áramköreinek megrazolásakor figyelmen kívül hagytam azt a tényt, hogy a tekercsen áram folyt és a kondenzátoran feszültség tárolódott, így a megegyzés helyénvaló, amelyet nagyon köszönök.. z. kérdés válaszának tükréen hogyan módosul a.8. ára két áramköre? z. kérdésen adott válaszoknak megfelelően a disszertációan lévő árák az. és. árák szerint módosulnak. helyettesítő áramkörök megrazolásakor az induktivitást és a kondenzátort ideálisnak tekintettem. Így első ellenállásukat nem vettem figyeleme az áram, illetve feszültséggenerátoros helyettesítésükkor a telesítményelektronikai kapcsolóelem e és kikapcsolása pillanatáan.. ára Helyettesítő áramkör telesítményelektronikai kapcsolóelem ekapcsolt állapotáan
. ára Helyettesítő áramkör telesítményelektronikai kapcsolóelem kikapcsolt állapotáan 3. i a különség a.0.,.. és.. árákon látható áramkörök és a.7. árán emutatott kapcsolás között? disszertáció.7-es áráán emutatott Boost áramkören a emeneti oldalon egy Graetz-hidas egyenirányító van. Een az eseten az alumínium elektrolit kondenzátor áram elalakáan megelenik a Graetz-híd kimeneti, stailizálatlan feszültségéől adódó szinuszos ellegű hullámosság. tekercsen és a kondenzátoron kialakuló áramforma a 3. árán látható. 3. ára tekercs és a kondenzátor áramformái
Ezzel szemen a disszertáció.0,.,. áráin látható kapcsolások emeneti oldalán ideális egyenfeszültségű feszültségforrást alkalmaztam, így a kondenzátor áramának amplitúdóa nem változik. vizsgálatom céla az alkalmazott alumínium elektrolit kondenzátor terhelőáramának tanulmányozása volt Boost típusú PF áramkören. Szimulációkat készítettem ennek tanulmányozására. szimulációs eredményeken is ól látható, hogy a kialakuló kondenzátor áramnak négyszög ellege van folytonos vezetési üzemmódan, míg a szaggatott vezetés határán és szaggatott vezetési üzemmódan a profil átalakul a 4., 5. és 6. árákon látható módon. 59.8 39.8V 40.0 0.0V 00.0V 0.0 80.0V -0.0 60.0V -0.0 40.0V 0.0V -40.0 00.0V -59.5 >> 80.7V 6.3645ms 6.4000ms 6.4500ms 6.5000ms 6.5500ms 6.6000ms 6.6500ms I(L) -I() V(D:K) Time 6.685ms 4. ára kondenzátor és a tekercs árama, illetve a kapcsolás kimeneti feszültsége (Folytonos vezetés) üzemmód alatt. kondenzátor árama piros, a tekercsé zöld, míg a kapcsolás kimeneti feszültsége sárga színnel van megelenítve 3
59.6 39.9V 35.0V 40.0 30.0V 0.0 5.0V 0.0V -0.0 5.0V -0.0 0.0V 05.0V -40.0 00.0V -59.6 >> 95.V 3.76ms 3.78ms 3.80ms 3.8ms 3.84ms 3.86ms 3.88ms 3.90ms 3.9ms 3.94ms 3.96ms -I() I(L) V(D:K) Time 5. ára kondenzátor és tekercs árama, illetve a kapcsolás kimeneti feszültsége (Folytonos vezetés határán való működés) üzemmód alatt. kondenzátor árama piros, a tekercsé zöld, míg kimeneti feszültség sárga színnel van megelenítve 59.8 5.97V 4.00V 40.0.00V 0.0 0.00V 08.00V -0.0 06.00V -0.0 04.00V 0.00V -40.0 00.00V -55.8 >> 98.63V.080ms.00ms.0ms.40ms.60ms.80ms.00ms.0ms.40ms.60ms.80ms.300ms.30ms -I() I(L) V(D:K) Time 6. ára kondenzátor és a tekercs árama, illetve a kapcsolás kimeneti feszültsége D (Szaggatott vezetés) üzemmód alatt. kondenzátor árama piros, a tekercsé zöld, míg a kapcsolás kimeneti feszültsége sárga színnel van megelenítve 4
4. it elölt φu-val a (.46) képleten? háromfázisú kimeneti feszültség eredővektor (térvektor) szöge a ϕu, amely szög az ST háromfázisú rendszeren az fázishoz a komplex kétfázisos rendszeren a e valós tengelyhez viszonyított szöghelyzet, ahogyan a 7. árán is látható. 7. ára Háromfázisú kimeneti feszültség eredő térvektora (u U()) és a háromfázisú inverter kimeneti feszültségének állapot vektorai (például: u U(00)) közenső egyenáramú kören alkalmazott alumínium elektrolit kondenzátor áramának effektív értéke definícióát tekintve egy idő szerinti integrál és az integrálási időintervallum hányadosa. Ezt az idő szerinti integrált φut egyenlőség alapán szög szerinti integrálra alakíthatuk át. Így az integrálási határokat idő helyett a térvektor szögéen adhatuk meg, ami megkönnyíti a háromfázisú térvektor modulációs frekvenciaváltóknál alkalmazott közensőköri kondenzátorok áramának analitikai úton történő számítását. 5. Hogyan kell helyesen felírni az (5.5)-(5.8) képletek komplex impedanciáát és azoknak modulusát (aszolút értékét)? dolgozatan emutatásra kerültek a gyártói, illetve Gasperi és Venet által kidolgozott modellek és egy általam avasolt modell. z 5.5, 5.6, 5.7 és 5.8-as egyenletekől sanálatos módon kimaradt a képzetes szám ( ). avított képletek alá láthatóak. 5
Gyártói modell 8. ára Gyártói modell ES ES (5.5) avított képletek lapán a gyártói modell impedancia modulusának algerai alaka: ES ( ) Gasperi modell ES 9. ára Gasperi modell ES (5.6) avított képletek lapán a Gasperi modell impedancia modulusának algerai alaka: ES ( ) 6
7 Venet modell 0. ára Venet modell ES ES (5.7) avított képletek lapán a Venet modell impedancia modulusának algerai alaka: 3 3 ) ( ES Saát modell. ára Saát modell O E O O E O (5.8) avított képletek lapán a saát modell impedancia modulusának algerai alaka: ) ( ) ( O E O 6. ilyen iztonsági tényezővel kell túlméretezni a telesítményelektronikai erendezéseken alkalmazott elektrolit kondenzátorokat? z telesítményelektronikai alkalmazásokan használt alumínium elektrolit kondenzátorok meghiásodásának leggyakori oka a első hőfelődés és
gázképződés. Ennek hátteréen a kondenzátoran eltárolt elektrolit elpárolgása és elhasználódása, illetve az anód fólia öregedése áll. z elektromos paraméterek tekintetéen ez a elenség a kapacitás csökkenésével és soros veszteségi ellenállás érték növekedésével ár. Kutatásom és méréseim alapán a telesítményelektronikai erendezéseken alkalmazott alumínium elektrolit kondenzátorok méretezésekor az alái szempontok figyeleme vételét avaslom a gázképződés csökkentése érdekéen: az alkalmazott anód fólia formálási feszültségének és a kondenzátor üzemeltetési feszültségének hányadosa minimum,4 vagy ennél nagyo értékű legyen kis maradékáramú (L - Low Leakage urrent) anód fólia kerülön kiválasztásra a tervezés során formált (formálási feszültség > V) katód fólia kerülön kiválasztásra a tervezés során. első hőfelődés csökkentésének érdekéen: a soros veszteségi ellenállás (ES) értékének minimalizálása, kise területű és magasa névleges kapacitású anódfólia használatával hosszaított katód fólia alkalmazása, melynek segítségével a első hőelvezetés hatékonysága növelhető. Kapcsolóüzemű használat esetéen a fenti két meghiásodási ok mellet aánlott az eredő induktivitás csökkentése is, a kondenzátor külső érintkezői közötti távolság csökkentésével és a tekercs kivezető szalagainak rövidítésével a soros ekvivalens induktivitás () értékének minimalizálása érdekéen. z alkalmazásokat tervező mérnökök szempontáól a avasolt iztonsági tényező, a névleges feszültség értékre vonatokozóan. z anód fólia esetén aánlott,4-szeres szorzótényező elérése érdekéen a kondenzátor névleges feszültéségének a kondenzátoron fellépő maximális feszültségszint,-szeresének kellene lennie. z alkalmazott áramterhelés szempontáól a avasolt iztonsági tényező,5, amely érték a kondenzátorgyártók által maximálisan megengedett és az üzemi effektív áramértékek hányadosára vonatkozóan definiált. dolgozattal kapcsolatan felmerülő továi kérdéseket a védés során személyesen fogom megválaszolni. Veszprém, 08. 05. 4. 8 Kovács László