Цього тижня ми збираємося проаналізувати використання плівкових конденсаторів замість електролітичних конденсаторів у конденсаторах ланцюга постійного струму.Ця стаття буде розділена на дві частини.

З розвитком нової енергетичної промисловості зазвичай використовується технологія змінного струму, і конденсатори DC-Link є особливо важливими як один із ключових пристроїв для вибору.Конденсатори DC-Link у фільтрах постійного струму, як правило, вимагають великої ємності, обробки великого струму та високої напруги тощо. Порівнюючи характеристики плівкових конденсаторів і електролітичних конденсаторів і аналізуючи відповідні додатки, ця стаття робить висновок, що в схемах, які вимагають високої робочої напруги, висока пульсація струму (Irms), вимоги до перенапруги, реверсування напруги, високий пусковий струм (dV/dt) і довгий термін служби.З розвитком технології металізованого осадження з парової фази та технології плівкових конденсаторів, плівкові конденсатори стануть тенденцією для дизайнерів замінити електролітичні конденсатори з точки зору продуктивності та ціни в майбутньому.

Із запровадженням нової політики, пов’язаної з енергетикою, і розвитком нової енергетичної промисловості в різних країнах, розвиток суміжних галузей у цій галузі приніс нові можливості.І конденсатори, як важлива пов’язана галузь виробництва, також отримали нові можливості для розвитку.У новій енергетиці та транспортних засобах з новою енергією конденсатори є ключовими компонентами контролю енергії, управління живленням, інвертора живлення та систем перетворення постійного струму в змінний струм, які визначають термін служби перетворювача.Однак у інверторі живлення постійного струму використовується як джерело вхідного живлення, яке підключено до інвертора через шину постійного струму, яка називається DC-Link або підтримка постійного струму.Оскільки інвертор отримує від DC-Link високі середньоквадратичні та пікові імпульсні струми, він генерує високу імпульсну напругу на DC-Link, що ускладнює його витримку для інвертора.Таким чином, конденсатор DC-Link потрібен для поглинання високого імпульсного струму від DC-Link і запобігання коливанням високої імпульсної напруги інвертора в допустимому діапазоні;з іншого боку, це також запобігає впливу на інвертори перевищення напруги та тимчасової перенапруги на DC-Link.

Схематична діаграма використання конденсаторів DC-Link у новій енергетиці (включно з виробництвом енергії вітру та фотоелектричної енергії) і системах приводу двигуна транспортного засобу на новій енергії показана на малюнках 1 і 2.

На малюнку 1 показано топологію схеми перетворювача енергії вітру, де C1 — DC-Link (зазвичай інтегрований у модуль), C2 — IGBT поглинання, C3 — LC-фільтрація (зі сторони мережі), а C4 — DV/DT-фільтрація з боку ротора.На малюнку 2 показано технологію фотоелектричного перетворювача, де C1 — фільтрація постійного струму, C2 — фільтрація електромагнітних перешкод, C4 — DC-Link, C6 — LC-фільтрація (зі сторони мережі), C3 — фільтрація постійного струму, а C5 — поглинання IPM/IGBT.На малюнку 3 показано головну систему приводу двигуна в системі транспортного засобу з новою енергією, де C3 — DC-Link, а C4 — конденсатор поглинання IGBT.

У згаданих вище нових енергетичних застосуваннях конденсатори DC-Link, як ключовий пристрій, необхідні для високої надійності та тривалого терміну служби в системах генерації вітрової енергії, фотоелектричних системах генерації електроенергії та нових енергетичних транспортних системах, тому їх вибір є особливо важливим.Нижче наведено порівняння характеристик плівкових конденсаторів і електролітичних конденсаторів та їх аналіз у застосуванні конденсаторів DC-Link.

1. Порівняння ознак

1.1 Плівкові конденсатори

Вперше представлено принцип технології плівкової металізації: на поверхні тонкоплівкового носія випаровується досить тонкий шар металу.За наявності дефекту в середовищі шар здатний випаровуватися і таким чином ізолювати дефектну пляму для захисту, явище, відоме як самовідновлення.

На рисунку 4 показаний принцип металізаційного покриття, коли тонкоплівковий носій попередньо обробляється (корона або інакше) перед випаровуванням, щоб молекули металу могли прилипати до нього.Метал випаровується шляхом розчинення при високій температурі у вакуумі (від 1400 ℃ до 1600 ℃ для алюмінію та від 400 ℃ до 600 ℃ для цинку), і металева пара конденсується на поверхні плівки, коли вона зустрічається з охолодженою плівкою (температура охолодження плівки). від -25 ℃ до -35 ℃), таким чином утворюючи металеве покриття.Розвиток технології металізації покращив діелектричну міцність плівкового діелектрика на одиницю товщини, а конструкція конденсатора для імпульсного або розрядного застосування сухої технології може досягати 500 В/мкм, а конструкція конденсатора для застосування фільтра постійного струму може досягати 250 В /мкм.Конденсатор DC-Link належить до останнього, і відповідно до стандарту IEC61071 для застосування в силовій електроніці конденсатор може витримувати сильніші удари напруги та досягати 2-кратної номінальної напруги.

Тому користувачеві потрібно лише враховувати номінальну робочу напругу, необхідну для їх конструкції.Металізовані плівкові конденсатори мають низький ESR, що дозволяє їм витримувати більші пульсаційні струми;нижчий ESL відповідає вимогам конструкції інверторів до низької індуктивності та зменшує ефект коливань на частотах перемикання.

Якість плівкового діелектрика, якість металізованого покриття, конструкція конденсатора та процес виробництва визначають характеристики самовідновлення металізованих конденсаторів.Плівковий діелектрик, який використовується для виробництва конденсаторів DC-Link, в основному є плівкою OPP.

Зміст розділу 1.2 буде опубліковано в статті наступного тижня.