I denne uge skal vi analysere brugen af ​​filmkondensatorer i stedet for elektrolytkondensatorer i DC-link-kondensatorer. Denne artikel vil være opdelt i to dele.

Med udviklingen af ​​den nye energiindustri anvendes variabel strømteknologi ofte, og DC-link-kondensatorer er særligt vigtige som en af ​​de vigtigste enheder at vælge imellem. DC-link-kondensatorer i DC-filtre kræver generelt stor kapacitet, høj strømbehandling og høj spænding osv. Ved at sammenligne egenskaberne ved filmkondensatorer og elektrolytkondensatorer og analysere de relaterede anvendelser konkluderer denne artikel, at i kredsløbsdesign, der kræver høj driftsspænding, høj ripplestrøm (Irms), overspændingskrav, spændingsomvending, høj indkoblingsstrøm (dV/dt) og lang levetid, vil filmkondensatorer blive en trend for designere til at erstatte elektrolytkondensatorer med hensyn til ydeevne og pris i fremtiden.

Med introduktionen af ​​nye energirelaterede politikker og udviklingen af ​​den nye energiindustri i forskellige lande har udviklingen af ​​relaterede industrier på dette område bragt nye muligheder. Og kondensatorer, som en essentiel upstream-relateret produktindustri, har også givet nye udviklingsmuligheder. I ny energi og nye energikøretøjer er kondensatorer nøglekomponenter i energistyring, strømstyring, effektinvertere og DC-AC-konverteringssystemer, der bestemmer konverterens levetid. I inverteren bruges jævnstrøm imidlertid som indgangsstrømkilde, som er forbundet til inverteren via en DC-bus, der kaldes DC-Link eller DC-support. Da inverteren modtager høje RMS- og peak-pulsstrømme fra DC-Link, genererer den høj pulsspænding på DC-Link, hvilket gør det vanskeligt for inverteren at modstå. Derfor er DC-Link-kondensatoren nødvendig for at absorbere den høje pulsstrøm fra DC-Link og forhindre, at inverterens høje pulsspændingsudsving er inden for det acceptable område. På den anden side forhindrer den også, at inverterne påvirkes af spændingsoversving og transient overspænding på DC-Link.

Det skematiske diagram over brugen af ​​DC-link-kondensatorer i nye energisystemer (herunder vindkraftproduktion og solcelleproduktion) og nye energidrevne køretøjsmotorer er vist i figur 1 og 2.

Figur 1 viser vindenergikonverterens kredsløbstopologi, hvor C1 er DC-link (generelt integreret i modulet), C2 er IGBT-absorption, C3 er LC-filtrering (netside) og C4 er DV/DT-filtrering på rotorsiden. Figur 2 viser PV-effektkonverterens kredsløbsteknologi, hvor C1 er DC-filtrering, C2 er EMI-filtrering, C4 er DC-link, C6 er LC-filtrering (netside), C3 er DC-filtrering, og C5 er IPM/IGBT-absorption. Figur 3 viser det primære motordrevsystem i det nye energikøretøjssystem, hvor C3 er DC-link og C4 er IGBT-absorptionskondensator.

I de ovennævnte nye energiapplikationer er DC-Link-kondensatorer, som en nøglekomponent, nødvendige for høj pålidelighed og lang levetid i vindkraftanlæg, solcelleanlæg og nye energikøretøjssystemer, så deres valg er særligt vigtigt. Følgende er en sammenligning af egenskaberne ved filmkondensatorer og elektrolytkondensatorer og deres analyse i DC-Link-kondensatorapplikationer.

1. Funktionssammenligning

1.1 Filmkondensatorer

Princippet bag filmmetalliseringsteknologi introduceres først: et tilstrækkeligt tyndt lag metal fordampes på overfladen af ​​tyndfilmmediet. I tilfælde af en defekt i mediet er laget i stand til at fordampe og dermed isolere det defekte sted for beskyttelse, et fænomen kendt som selvheling.

Figur 4 viser princippet for metalliseringsbelægning, hvor tyndfilmsmediet forbehandles (korona eller ej) før fordampning, så metalmolekyler kan klæbe til det. Metallet fordampes ved opløsning ved høj temperatur under vakuum (1400℃ til 1600℃ for aluminium og 400℃ til 600℃ for zink), og metaldampen kondenseres på filmens overflade, når den møder den afkølede film (filmens køletemperatur -25℃ til -35℃), hvorved der dannes en metalbelægning. Udviklingen af ​​metalliseringsteknologi har forbedret filmens dielektriske styrke pr. tykkelsesenhed, og designet af kondensatorer til puls- eller afladningsanvendelse med tør teknologi kan nå 500V/µm, og designet af kondensatorer til DC-filteranvendelse kan nå 250V/µm. DC-link-kondensatorer tilhører sidstnævnte, og ifølge IEC61071 til effektelektronikapplikationer kan kondensatoren modstå mere alvorlige spændingschok og kan nå 2 gange den nominelle spænding.

Derfor behøver brugeren kun at overveje den nominelle driftsspænding, der kræves til designet. Metalliserede filmkondensatorer har en lav ESR, hvilket gør det muligt for dem at modstå større ripplestrømme; den lavere ESL opfylder de lave induktanskrav til invertere og reducerer oscillationseffekten ved switchfrekvenser.

Kvaliteten af ​​den dielektriske film, kvaliteten af ​​metalliseringsbelægningen, kondensatorens design og fremstillingsprocessen bestemmer de metalliserede kondensatorers selvreparerende egenskaber. Den dielektriske film, der anvendes til DC-Link-kondensatorer, er hovedsageligt OPP-film.

Indholdet af kapitel 1.2 vil blive offentliggjort i næste uges artikel.