خازن های پیوند DC نقش مهمی در مدیریت انرژی و عملکرد قطارهای الکتریکی دارند. آنها به طور معمول در سیستم های تبدیل قدرت قطارها، به ویژه در مدارهای اینورتر و مبدل استفاده می شوند. این خازن ها عملکردهایی مانند ذخیره انرژی، تثبیت ولتاژ و متعادل کردن نوسانات انرژی را ارائه می دهند.
- ذخیره انرژی: خازن های پیوند DC ذخیره انرژی کوتاه مدت را فراهم می کنند و می توانند به سرعت به تغییرات بار ناگهانی پاسخ دهند. این برای حفظ تعادل انرژی در هنگام شتاب و کاهش سرعت قطارها مهم است.
- تثبیت ولتاژ: خازن ها ولتاژ DC را در مدارهای اینورتر ثابت نگه می دارند و پایداری شکل موج خروجی AC را بهبود می بخشند که منجر به کارآمدتر موتور می شود.
- کاهش جریان های سرج: خازن ها تغییرات جریان ناگهانی موتورهای الکتریکی را کاهش می دهند و عمر موتور را افزایش می دهند و تلفات انرژی را کاهش می دهند.
- فیلتراسیون هارمونیک: آنها به فیلتر هارمونیک های تولید شده در طی فرآیندهای تبدیل توان کمک می کنند و کارایی و قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می دهند.
اهمیت خازنهای پیوند DC در سیستمهای قطار به دلایل مختلفی از جمله افزایش بازده انرژی، بهبود کنترل موتور و اطمینان از قابلیت اطمینان سیستم است:
ویژگی | توضیحات |
بهره وری انرژی | خازنها از طریق قابلیتهای ذخیره و متعادلسازی انرژی، کارایی انرژی را افزایش میدهند. |
تثبیت ولتاژ | خازن های پیوند DC ولتاژ DC پایداری را فراهم می کنند و نوسانات ولتاژ را در فرآیندهای تبدیل توان به حداقل می رساند. |
عملکرد موتور | آنها موتورها را قادر می سازند تا از طریق ذخیره سازی انرژی و متعادل سازی سریعتر و موثرتر به تغییرات بار لحظه ای واکنش نشان دهند. |
قابلیت اطمینان سیستم | خازن ها نویز و هارمونیک های الکتریکی را فیلتر می کنند و سیستم های الکتریکی قطارها را قابل اطمینان تر می کنند. |
بهینه سازی وزن و اندازه | خازن های DC link مدرن اندازه کوچک و طراحی سبک وزن را ارائه می دهند که باعث صرفه جویی در فضا و وزن در طرح های قطار می شود. |
استفاده معمولی از خازن های پیوند DC در قطارها را می توان با یک ساختار مدار ساده نشان داد:
1. سیستم تبدیل الکترونیک قدرت در قطار:
- انرژی گرفته شده از یک منبع تغذیه (به عنوان مثال، خطوط AC) توسط یک یکسو کننده به DC تبدیل می شود.
- ولتاژ DC متعادل است و انرژی توسط خازن پیوند DC ذخیره می شود.
- مدار اینورتر سپس این ولتاژ DC را به AC تبدیل می کند و موتورها را تغذیه می کند.
2. نمودار مدار خازن DC Link :
- یک خازن که بعد از یکسو کننده قرار می گیرد ولتاژ خط DC را تثبیت می کند.
- فیلتر هارمونیک را در ورودی مدار اینورتر فراهم می کند و نوسانات جریان را کاهش می دهد.
معیارهای انتخاب و طراحی خازن های پیوند DC در کاربردهای قطار به شرح زیر است:
معیارها | توضیحات |
مقدار ظرفیت (μF) | ظرفیت ذخیره انرژی باید بر اساس بار موتور و نیازهای تبدیل توان تعیین شود. |
رتبه بندی ولتاژ (V) | درجه بندی ولتاژ خازن های پیوند DC باید بالاتر از حداکثر ولتاژ مورد نیاز سیستم باشد. |
مقاومت در برابر دما | خازن هایی که می توانند تغییرات دمای بالا را در محیط قطار تحمل کنند باید انتخاب شوند. |
اندازه و وزن بدنی | اندازه و وزن خازن ها باید با محدودیت فضا و وزن در طراحی قطار مطابقت داشته باشد. |
قابلیت اطمینان و طول عمر | خازن های با قابلیت اطمینان بالا و طول عمر طولانی باید ترجیح داده شوند. این باعث کاهش هزینه های نگهداری می شود. |
خازن های پیوند DC در قطارها اجزای حیاتی از نظر بازده انرژی، عملکرد موتور هستند. قابلیت اطمینان سیستم و فیلتر هارمونیک. با توجه به معیارهای صحیح انتخاب و طراحی می توان به حداکثر کارایی در سیستم های تبدیل توان قطارها دست یافت.