Тази седмица ще анализираме използването на филмови кондензатори вместо електролитни кондензатори в DC-link кондензатори. Тази статия ще бъде разделена на две части.

С развитието на новата енергийна индустрия, технологията с променлив ток се използва широко, а DC-Link кондензаторите са особено важни като едно от ключовите устройства за избор. DC-Link кондензаторите в DC филтрите обикновено изискват голям капацитет, обработка на висок ток и високо напрежение и др. Чрез сравняване на характеристиките на филмовите кондензатори и електролитните кондензатори и анализ на свързаните с тях приложения, тази статия заключава, че в схеми, изискващи високо работно напрежение, се наблюдават високи пулсации на тока (Irms), изисквания за пренапрежение, обръщане на напрежението, висок пусков ток (dV/dt) и дълъг живот. С развитието на технологията за метализирано отлагане на пари и технологията за филмови кондензатори, филмовите кондензатори ще се превърнат в тенденция за дизайнерите да заменят електролитните кондензатори по отношение на производителност и цена в бъдеще.

С въвеждането на нови политики, свързани с енергетиката, и развитието на нова енергийна индустрия в различни страни, развитието на свързани индустрии в тази област донесе нови възможности. А кондензаторите, като важна продуктова индустрия нагоре по веригата, също получиха нови възможности за развитие. В новата енергия и превозните средства с нова енергия, кондензаторите са ключови компоненти в енергийния контрол, управлението на захранването, инверторите на мощност и системите за преобразуване на DC-AC, които определят живота на конвертора. В инвертора обаче, като входен източник на захранване се използва постояннотоково захранване, което е свързано към инвертора чрез DC шина, наречена DC-Link или DC поддръжка. Тъй като инверторът получава високи RMS и пикови импулсни токове от DC-Link, той генерира високо импулсно напрежение върху DC-Link, което затруднява инвертора да го издържи. Следователно, DC-Link кондензаторът е необходим, за да абсорбира високия импулсен ток от DC-Link и да предотврати колебанията на високото импулсно напрежение на инвертора в допустимите граници; от друга страна, той също така предотвратява влиянието на инверторите върху превишаването на напрежението и преходното пренапрежение върху DC-Link.

Схематичната диаграма на използването на DC-Link кондензатори в нови енергийни системи (включително производство на вятърна енергия и фотоволтаична енергия) и системи за задвижване на превозни средства с нова енергия е показана на Фигури 1 и 2.

Фигура 1 показва топологията на веригата на преобразувателя на вятърна енергия, където C1 е DC-Link (обикновено интегриран в модула), C2 е IGBT абсорбция, C3 е LC филтрация (от страната на мрежата) и C4 DV/DT филтрация от страната на ротора. Фигура 2 показва технологията на веригата на PV преобразувателя, където C1 е DC филтрация, C2 е EMI ​​филтрация, C4 е DC-Link, C6 е LC филтрация (от страната на мрежата), C3 е DC филтрация и C5 е IPM/IGBT абсорбция. Фигура 3 показва главната система за задвижване на двигателя в новата система за превозно средство, където C3 е DC-Link, а C4 е IGBT абсорбционен кондензатор.

В гореспоменатите нови енергийни приложения, DC-Link кондензаторите, като ключово устройство, са необходими за висока надеждност и дълъг живот във вятърни системи за производство на енергия, фотоволтаични системи за производство на енергия и системи за нови енергийни превозни средства, така че техният избор е особено важен. Следва сравнение на характеристиките на филмовите кондензатори и електролитните кондензатори и техният анализ в приложението на DC-Link кондензатори.

1. Сравнение на характеристиките

1.1 Филмови кондензатори

За първи път е представен принципът на технологията за метализация на филми: достатъчно тънък слой метал се изпарява върху повърхността на тънкослойната среда. При наличие на дефект в средата, слоят е способен да се изпари и по този начин да изолира дефектното място за защита, феномен, известен като самовъзстановяване.

Фигура 4 показва принципа на метализиращото покритие, при което тънкослойната среда се обработва предварително (в противен случай коронен разряд) преди изпаряване, така че металните молекули да могат да се прилепят към нея. Металът се изпарява чрез разтваряне при висока температура под вакуум (1400℃ до 1600℃ за алуминий и 400℃ до 600℃ за цинк), а металните пари кондензират върху повърхността на филма, когато се докосне до охладения филм (температура на охлаждане на филма от -25℃ до -35℃), като по този начин се образува метално покритие. Развитието на технологията за метализация е подобрило диелектричната якост на филма на единица дебелина, а дизайнът на кондензаторите за импулсно или разрядно приложение при суха технология може да достигне 500V/µm, а дизайнът на кондензаторите за приложение в DC филтри може да достигне 250V/µm. DC-Link кондензаторите принадлежат към последните и съгласно IEC61071 за приложения в силовата електроника могат да издържат на по-силни удари от напрежение и да достигнат 2 пъти номиналното напрежение.

Следователно, потребителят трябва да вземе предвид само номиналното работно напрежение, необходимо за неговия дизайн. Метализираните филмови кондензатори имат ниско ESR, което им позволява да издържат на по-големи пулсационни токове; по-ниското ESL отговаря на изискванията за дизайн с ниска индуктивност на инверторите и намалява ефекта на трептене при честоти на превключване.

Качеството на филмовия диелектрик, качеството на метализиращото покритие, дизайнът на кондензатора и производственият процес определят самовъзстановяващите се характеристики на метализираните кондензатори. Филмовият диелектрик, използван за произвежданите DC-Link кондензатори, е главно OPP фолио.

Съдържанието на глава 1.2 ще бъде публикувано в статията от следващата седмица.