Ovaj tjedan ćemo analizirati upotrebu filmskih kondenzatora umjesto elektrolitskih kondenzatora u DC-link kondenzatorima. Ovaj članak bit će podijeljen u dva dijela.

Razvojem nove energetske industrije, tehnologija promjenjive struje se uobičajeno koristi u skladu s tim, a DC-Link kondenzatori su posebno važni kao jedan od ključnih uređaja za odabir. DC-Link kondenzatori u DC filterima općenito zahtijevaju veliki kapacitet, obradu visoke struje i visoki napon itd. Usporedbom karakteristika filmskih kondenzatora i elektrolitskih kondenzatora te analizom srodnih primjena, ovaj rad zaključuje da u dizajnu krugova koji zahtijevaju visoki radni napon, visoka struja mreškanja (Irms), zahtjevi za prenapon, preokretanje napona, visoka struja udara (dV/dt) i dugi vijek trajanja. Razvojem tehnologije metaliziranog taloženja pare i tehnologije filmskih kondenzatora, filmski kondenzatori će postati trend za dizajnere koji će u budućnosti zamjenjivati ​​elektrolitske kondenzatore u smislu performansi i cijene.

Uvođenjem novih politika vezanih uz energiju i razvojem nove energetske industrije u raznim zemljama, razvoj srodnih industrija u ovom području donio je nove mogućnosti. Kondenzatori, kao bitna uzvodna industrija srodnih proizvoda, također su dobili nove razvojne mogućnosti. U novim energetskim sustavima i vozilima s novim energetskim sustavima, kondenzatori su ključne komponente u kontroli energije, upravljanju napajanjem, pretvaračima snage i sustavima pretvorbe istosmjerne struje u izmjeničnu struju koji određuju vijek trajanja pretvarača. Međutim, u pretvaraču se istosmjerna struja koristi kao ulazni izvor napajanja, a spojena je na pretvarač putem istosmjerne sabirnice, što se naziva DC-link ili DC podrška. Budući da pretvarač prima visoke RMS i vršne impulsne struje iz DC-linka, generira visoki impulsni napon na DC-linku, što pretvaraču otežava njegovo podnošenje. Stoga je DC-link kondenzator potreban za apsorpciju visoke impulsne struje iz DC-linka i sprječavanje da visoke impulsne fluktuacije napona pretvarača budu unutar prihvatljivog raspona; s druge strane, također sprječava da na pretvarače utječe prekoračenje napona i prolazni prenapon na DC-linku.

Shematski dijagram upotrebe DC-Link kondenzatora u novim energetskim sustavima (uključujući proizvodnju energije vjetra i fotonaponske energije) i novim energetskim sustavima pogona vozila prikazan je na slikama 1 i 2.

Slika 1 prikazuje topologiju strujnog kruga pretvarača energije vjetra, gdje je C1 DC-link (općenito integriran u modul), C2 je IGBT apsorpcija, C3 je LC filtriranje (strana mreže) i C4 DV/DT filtriranje na strani rotora. Slika 2 prikazuje tehnologiju strujnog kruga PV pretvarača energije, gdje je C1 DC filtriranje, C2 je EMI filtriranje, C4 je DC-link, C6 je LC filtriranje (strana mreže), C3 je DC filtriranje i C5 je IPM/IGBT apsorpcija. Slika 3 prikazuje glavni sustav pogona motora u novom sustavu energetskog vozila, gdje je C3 DC-link, a C4 IGBT apsorpcijski kondenzator.

U gore spomenutim novim energetskim primjenama, DC-Link kondenzatori, kao ključni uređaj, potrebni su za visoku pouzdanost i dugi vijek trajanja u sustavima za proizvodnju energije vjetra, fotonaponskim sustavima za proizvodnju energije i novim sustavima energetskih vozila, stoga je njihov odabir posebno važan. Slijedi usporedba karakteristika filmskih kondenzatora i elektrolitskih kondenzatora te njihova analiza u primjeni DC-Link kondenzatora.

1. Usporedba značajki

1.1 Filmski kondenzatori

Prvi put je predstavljen princip tehnologije metalizacije filma: dovoljno tanak sloj metala isparava se na površini tankog filma. U prisutnosti defekta u mediju, sloj može ispariti i tako izolirati defektno mjesto radi zaštite, fenomen poznat kao samoobnavljanje.

Slika 4 prikazuje princip metalizacijskog premaza, gdje se tanki film prethodno obrađuje (npr. korona) prije isparavanja kako bi se molekule metala mogle prilijepiti na njega. Metal se isparava otapanjem na visokoj temperaturi u vakuumu (1400 ℃ do 1600 ℃ za aluminij i 400 ℃ do 600 ℃ za cink), a metalna para kondenzira se na površini filma kada se susretne s ohlađenim filmom (temperatura hlađenja filma od -25 ℃ do -35 ℃), formirajući tako metalni premaz. Razvoj tehnologije metalizacije poboljšao je dielektričnu čvrstoću filma po jedinici debljine, a dizajn kondenzatora za pulsirajuću ili pražnjenu primjenu suhe tehnologije može doseći 500 V/µm, a dizajn kondenzatora za primjenu u DC filterima može doseći 250 V/µm. DC-Link kondenzator pripada potonjem i prema IEC61071 za primjenu u energetskoj elektronici može izdržati jače naponske udare i može doseći 2 puta veći nazivni napon.

Stoga korisnik treba uzeti u obzir samo nazivni radni napon potreban za njihov dizajn. Metalizirani filmski kondenzatori imaju nizak ESR, što im omogućuje da podnose veće struje valovitosti; niži ESL zadovoljava zahtjeve dizajna invertera s niskom induktivnošću i smanjuje učinak oscilacija na frekvencijama preklapanja.

Kvaliteta filmskog dielektrika, kvaliteta metalizacijskog premaza, dizajn kondenzatora i proizvodni proces određuju karakteristike samoobnavljanja metaliziranih kondenzatora. Filmski dielektrik koji se koristi za proizvedene DC-Link kondenzatore uglavnom je OPP film.

Sadržaj poglavlja 1.2 bit će objavljen u članku sljedećeg tjedna.