为何电机驱动器具有多个电容值小的总线电容器,而不是单个电容值大的总线电容器?


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我见过的所有专业DC,BLDC或PMSM电机控制器(Sevcon等)都具有大量并联的DC总线电容器。它们的电容范围约为100 µF-220 µF。单个大电容(例如4700 µF或10000 µF)会更方便吗?

这些控制器何时连接到电池或其他大电流电源,是因为浪涌电流大吗?

Answers:


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确保具有足够的电容是一个参数。但是电容器具有串联电阻,这限制了可以从电容器吸收多少峰值电流。电容器还具有串联电感,这限制了输出峰值电流的速度。并联使用多个较小的电容器可以减少串联电阻和电感。


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也许您应该补充一点,大电容器比小电容器具有更大的电感,因此一堆总电容等于单个大电容器的小电容器将比单个大电容器的总电感低。
DKNguyen

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较高的纹波电流能力,较低的ESR以及有时更好的形状因数(例如更短)以适合外壳的方便位置可能是原因。

在其他所有条件不变的情况下,电容器的表面积越大,意味着功率消耗的能力就越高。


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其他答案已经提到决定该选择的主要因素:更低的总ESR,更低的总电感,更好的热处理能力等。

我还要补充一个被忽略的方面:可靠性

如果只有一个大电容器,一旦发生故障,您将无法使用系统。此外,较大的盖子如果严重损坏,可能会对附近的部件造成更大的损坏。

并行设置多个笔帽有助于减轻您无法打开某个笔帽时的影响,因为其他笔帽仍然存在。您甚至可以在设计系统时就考虑到冗余性,即在其他限制条件下,添加的上限要多于所需的上限。

还存在抗振动的问题(这在处理大型电机时尤其重要)。单个大电容器在遭受振动时会承受更大的机械应力。较大的盖子质量会产生机械共振,并在其端子或安装点上施加更大的应力,从而导致盖子本身或与其连接的PCB发生机械故障。

较小的电容器由于质量较小,惯性较小,因此它们经受振动或冲击并承受较小的机械应力。因此,设计适当的应力消除装置以避免机械应力和冲击会引起问题也更加容易(且更便宜)。


我猜如果并联了足够多的电容器,短路故障会以某种方式自动清除。
rackandboneman

振动并不是物理压力的唯一来源。电容器板由于静电力而机械变形。
Peter Wone

@PeterWone没错,但是这些力是在电容器的设计中考虑的,因为它们取决于电容器充电的电压。因此,如果电容器的额定电压为250Vac(rms),那么我认为设计人员在对电容器进行评级时会考虑这些力。顺便说一句,我从未听说过电容器可能会被这些力损坏,但我的知识可能会有所偏颇,因为我的经验主要是“低”电压部分(“ 240Vac电源或低电压DC”)。关于零件的振动和机械冲击承受能力的信息
洛伦佐·多纳蒂

@LorenzoDonati在影响保修期限的范围内考虑了影响组件使用寿命的因素。需要进行成本/收益权衡。您说的没错,低值无关紧要。
Peter Wone

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电容器有助于过滤和去耦噪声。但是电容器的每个单个值仅在一个特定频率下才有效。它具有最小的ESR(较高的减轻噪声能力)。使用一系列值可在较宽的频率范围内提供良好的滤波能力。

由于ESR减少了加热。当纹波电流来回流过电容器时,ESR会阻止电流流动(类似于电阻器)。ESR越高意味着功耗(作为热量)越高。这有效地提高了电容器的温度。温度越高,它们可以提供的电容越低。因此,在多个频带上的低ESR是一个期望的参数,通过组合多个电容器而不是单个bug电容器可以有效地接收该参数。


您从哪里获得该阻抗图?实际上,以最佳性能为主导的电容器总是无法解决的。每个电容器引入的LC电路的相互作用会形成反共振尖峰。
DKNguyen


@DKNguyen我只想展示共享多个电容器的好处,以便减少有效阻抗。我同意它也带有反共振的副作用。让我不要混淆。将其删除。
奥马尔

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这也可能是生产优化的事情。如果产品已经使用了220uF电容器,则可以使用它们来代替额外的4700uF(尽管用20替换一个电容似乎有些极端)。一个4700uF的盖子很可能是通孔,如果它是产品中唯一的通孔组件,则可以避免整个制造步骤。即使不是这样,由于订购的零件类型较少,您的库存也变得更易于管理,并且由于该电容器模型已经停产,因此您可以减少必须重新设计产品的风险。


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如果这是您要制造的唯一产品,针对该驱动器需求进行优化的单个定制电容器可能会具有一些优势。但是,如果您像所有驱动器制造商一样制造数十种不同的驱动器,则需要优化整个产品线的供应链。这意味着要尽可能少地标准化构建块,并以各种组合使用它们以获得所需的电压和电容额定值。

该模型需要两个并联的盖子,另一个需要串联的两个盖子,另一个需要四个的盖子,另一个需要二十个盖子,但是您仍然只需要储备一个零件即可。您可以节省采购规模,降低所需零件的用尽可能性,并降低总体库存成本。如果其他十二家驱动器制造商正在使用相同的零件,则要加分,因为他们制造的驱动器框架尺寸可能完全相同。

现在,如果我们能使功率磁性行业以这种方式运作……


希望您能继续谈论一下有关功率磁性的内容。您看到标准化的机会了吗?
Peter Wone

我在高频功率磁铁方面的经验是,它们都是针对特定应用的定制设计。如果有人可以选择一些固定的部件,那将为我节省很多时间。
Stephen Collings

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我认为这是制造商的最佳选择。毕竟,无论花费多少,我都认为它将是首选。


并非总是最便宜的情况,通常需要权衡一些选择,因为一种可以满足您所有需求的特殊组件通常很昂贵,组件的大小会影响大小和重量大型电容器无法控制的设备中,同样地扔掉数百个最便宜的电容器会使制造更加困难。可能会再次给您带来保修问题。
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