Den här veckan ska vi analysera användningen av filmkondensatorer istället för elektrolytiska kondensatorer i DC-länkkondensatorer.Denna artikel kommer att delas upp i två delar.

Med utvecklingen av ny energiindustri används teknik med variabel ström i enlighet därmed, och DC-Link-kondensatorer är särskilt viktiga som en av nyckelenheterna för val.DC-Link-kondensatorerna i DC-filter kräver i allmänhet stor kapacitet, hög strömbearbetning och hög spänning, etc. Genom att jämföra egenskaperna hos filmkondensatorer och elektrolytiska kondensatorer och analysera relaterade tillämpningar, drar denna artikel slutsatsen att i kretskonstruktioner som kräver hög driftspänning, hög rippelström (Irms), överspänningskrav, spänningsomkastning, hög inkopplingsström (dV/dt) och lång livslängd.Med utvecklingen av metalliserad ångavsättningsteknik och filmkondensatorteknik kommer filmkondensatorer att bli en trend för designer att ersätta elektrolytkondensatorer när det gäller prestanda och pris i framtiden.

Med införandet av ny energirelaterad politik och utvecklingen av ny energiindustri i olika länder har utvecklingen av relaterade industrier inom detta område medfört nya möjligheter.Och kondensatorer, som en viktig uppströmsrelaterad produktindustri, har också fått nya utvecklingsmöjligheter.I nya energi- och nya energifordon är kondensatorer nyckelkomponenter i energistyrning, effekthantering, strömriktare och DC-AC-konverteringssystem som bestämmer omvandlarens livslängd.I växelriktaren används dock likström som ingångsströmkälla, som är ansluten till växelriktaren via en likströmsbuss, som kallas DC-Link eller DC-stöd.Eftersom växelriktaren tar emot höga RMS- och topppulsströmmar från DC-Link, genererar den hög pulsspänning på DC-Link, vilket gör det svårt för växelriktaren att motstå.Därför behövs DC-Link-kondensatorn för att absorbera den höga pulsströmmen från DC-Link och förhindra att växelriktarens höga pulsspänningsfluktuationer ligger inom det acceptabla området;å andra sidan förhindrar det också att växelriktarna påverkas av spänningsöverskridandet och transient överspänning på DC-länken.

Det schematiska diagrammet över användningen av DC-Link-kondensatorer i ny energi (inklusive vindkraftsproduktion och fotovoltaisk kraftgenerering) och motordrivsystem för nya energifordon visas i figurerna 1 och 2.

Figur 1 visar vindkraftsomvandlarkretsens topologi, där C1 är DC-Link (vanligtvis integrerad i modulen), C2 är IGBT-absorption, C3 är LC-filtrering (nätsidan) och C4-rotorsidan DV/DT-filtrering.Figur 2 visar PV-strömomvandlarens kretsteknik, där C1 är DC-filtrering, C2 är EMI-filtrering, C4 är DC-Link, C6 är LC-filtrering (nätsidan), C3 är DC-filtrering och C5 är IPM/IGBT-absorption.Figur 3 visar huvudmotorns drivsystem i det nya energifordonssystemet, där C3 är DC-Link och C4 är IGBT-absorptionskondensator.

I de ovan nämnda nya energitillämpningarna krävs DC-Link-kondensatorer, som en nyckelenhet, för hög tillförlitlighet och lång livslängd i vindkraftsgenereringssystem, solceller och nya energifordonssystem, så valet av dem är särskilt viktigt.Följande är en jämförelse av egenskaperna hos filmkondensatorer och elektrolytkondensatorer och deras analys i DC-Link kondensatorapplikationer.

1. Funktionsjämförelse

1.1 Filmkondensatorer

Principen för filmmetalliseringsteknik introduceras först: ett tillräckligt tunt skikt av metall förångas på ytan av det tunna filmmediet.I närvaro av en defekt i mediet kan skiktet avdunsta och på så sätt isolera den defekta platsen för skydd, ett fenomen som kallas självläkande.

Figur 4 visar principen för metalliseringsbeläggning, där tunnfilmsmediet förbehandlas (korona eller annat) före förångning så att metallmolekyler kan fästa vid det.Metallen förångas genom att lösas upp vid hög temperatur under vakuum (1400 ℃ till 1600 ℃ för aluminium och 400 ℃ till 600 ℃ för zink), och metallångan kondenseras på filmens yta när den möter den kylda filmen (filmens kylningstemperatur). -25℃ till -35℃), vilket bildar en metallbeläggning.Utvecklingen av metalliseringsteknologi har förbättrat den dielektriska hållfastheten hos filmdielektriken per enhetstjocklek, och utformningen av kondensatorn för puls- eller urladdningstillämpning av torr teknologi kan nå 500V/µm, och och utformningen av kondensatorn för DC-filterapplikation kan nå 250V /µm.DC-Link-kondensator tillhör den senare, och enligt IEC61071 för kraftelektronikapplikation tål kondensatorer mer allvarliga spänningsstötar och kan nå 2 gånger märkspänningen.

Därför behöver användaren bara ta hänsyn till den märkspänning som krävs för sin design.Metalliserade filmkondensatorer har en låg ESR, vilket gör att de kan motstå större rippelströmmar;den lägre ESL uppfyller de låga induktansdesignkraven för växelriktare och minskar oscillationseffekten vid omkopplingsfrekvenser.

Kvaliteten på filmdielektriken, kvaliteten på metalliseringsbeläggningen, kondensatordesignen och tillverkningsprocessen bestämmer de självläkande egenskaperna hos de metalliserade kondensatorerna.Filmdielektrikumet som används för tillverkade DC-Link-kondensatorer är huvudsakligen OPP-film.

Innehållet i kapitel 1.2 kommer att publiceras i nästa veckas artikel.