В силовых полупроводниковых модулях (СПМ) в ряде случаев на шинах DC применяются оксидные электролитические конденсаторы (ОЭК) большой емкости, для которых расчет активных потерь мощности (АПМ) Pa является одним из основных при проверке конденсаторов на перегрев, т. к. этот параметр играет важную роль в оценке надежности ОЭК и среднего срока их службы.
Рассмотрим типовую задачу: имеем силовой модуль с трехфазным выпрямительным мостом на основе шести тиристоров типа Т133-630, на выходе которого установлен LC-фильтр; принять cosφ = 0,8. Температура окружающей среды (атмосфера) в режиме эксплуатации Та = 15 °С (обеспечивается режимом кондиционирования помещения) и максимальная температура для внутреннего пространства модуля Тм = 85 °С (как правило, это максимально допустимая температура нагрева большинства ОЭК). Для данной задачи возьмем только ее часть: подобрать конденсаторы, оценить их АПМ и возможный перегрев.
По калькулятору он-лайн в сети для пересчета AC-DC при полном действующем напряжении фазы 220 В имеем в режиме DС 140 В, а на выходе моста UDCmax = √3 ∙ 140 В = 242,5 В. Тиристоры имеют обычно хорошую токовую перегрузку до 100 мс; для выбранного тиристора это kI = 1,1 ∙ (630)0,25 = 5,51 (т. е. имеем ударный ток примерно 3472 А). Значение переменного тока для полностью открытого тиристора с учетом скачка тока в момент переключения, например в рекомендуемые 12 раз, должно быть не более IVSmax = 3472/12=289 А (обеспечивается подбором демпферной цепи и режимом управления тиристора); путем пересчета в том же калькуляторе AC-DC имеем для режима DC примерно IDCmax ≈ 184 А. Подбираем низкочастотный силовой дроссель, например, дроссель типа ДТС-0,11/150 с номинальным током обмотки 150 А (максимальный 220 А) и индуктивностью 110 мкГн.
По известному выражению для LC-фильтра определяем коэффициент фильтрации:
где m – число пульсаций на период сети, для трехфазного моста m = 6. При заданном коэффициенте пульсации kп = 0,05 находим kф = 1,143.