На этой неделе мы собираемся проанализировать использование пленочных конденсаторов вместо электролитических в конденсаторах звена постоянного тока.Эта статья будет разделена на две части.

С развитием новой энергетической отрасли широко используется технология переменного тока, и конденсаторы цепи постоянного тока особенно важны как одно из ключевых устройств для выбора.Конденсаторы звена постоянного тока в фильтрах постоянного тока обычно требуют большой емкости, обработки больших токов, высокого напряжения и т. д. Сравнивая характеристики пленочных конденсаторов и электролитических конденсаторов и анализируя соответствующие применения, в этой статье делается вывод, что в схемотехнических конструкциях, требующих высокого рабочего напряжения, высокий пульсирующий ток (Irms), требования к перенапряжению, реверс напряжения, высокий пусковой ток (dV/dt) и длительный срок службы.С развитием технологии осаждения металлизированных паров и технологии пленочных конденсаторов пленочные конденсаторы станут для дизайнеров тенденцией замены электролитических конденсаторов с точки зрения производительности и цены в будущем.

С введением новой политики в области энергетики и развитием новой энергетической отрасли в различных странах развитие смежных отраслей в этой области открыло новые возможности.А конденсаторы, как важная отрасль промышленности, связанная с добычей полезных ископаемых, также получили новые возможности для развития.В новых источниках энергии и транспортных средствах на новой энергии конденсаторы являются ключевыми компонентами в системах контроля энергии, управления питанием, инверторах мощности и системах преобразования постоянного тока в переменный, которые определяют срок службы преобразователя.Однако в инверторе в качестве входного источника питания используется постоянный ток, который подключается к инвертору через шину постоянного тока, что называется DC-Link или поддержкой постоянного тока.Поскольку инвертор получает высокие среднеквадратичные и пиковые импульсные токи из звена постоянного тока, он генерирует высокое импульсное напряжение в звене постоянного тока, что затрудняет выдержку инвертора.Следовательно, конденсатор звена постоянного тока необходим для поглощения высокого импульсного тока из звена постоянного тока и предотвращения сильных колебаний импульсного напряжения инвертора в пределах допустимого диапазона;с другой стороны, это также предотвращает влияние на инверторы перенапряжения и переходного перенапряжения в цепи постоянного тока.

Принципиальная схема использования конденсаторов DC-Link в новой энергетике (включая производство энергии ветра и фотоэлектрической энергии) и в системах привода транспортных средств на новой энергии показана на рисунках 1 и 2.

На рисунке 1 показана топология схемы преобразователя энергии ветра, где C1 — это звено постоянного тока (обычно встроенное в модуль), C2 — поглощение IGBT, C3 — LC-фильтрация (со стороны сети) и C4 — DV/DT-фильтрация на стороне ротора.На рисунке 2 показана технология схемы фотоэлектрического преобразователя, где C1 — фильтрация постоянного тока, C2 — фильтрация электромагнитных помех, C4 — линия постоянного тока, C6 — LC-фильтрация (сторона сети), C3 — фильтрация постоянного тока, а C5 — поглощение IPM/IGBT.На рисунке 3 показана система привода главного двигателя в системе нового энергетического транспортного средства, где C3 — это звено постоянного тока, а C4 — абсорбционный конденсатор IGBT.

В вышеупомянутых новых энергетических приложениях конденсаторы DC-Link, как ключевое устройство, необходимы для обеспечения высокой надежности и длительного срока службы в системах ветроэнергетики, фотоэлектрических системах производства энергии и новых энергетических транспортных системах, поэтому их выбор особенно важен.Ниже приводится сравнение характеристик пленочных и электролитических конденсаторов и их анализ в применении конденсаторов в цепи постоянного тока.

1. Сравнение функций

1.1 Пленочные конденсаторы

Впервые реализован принцип технологии пленочной металлизации: на поверхности тонкопленочного носителя напыляется достаточно тонкий слой металла.При наличии дефекта в среде слой способен испариться и таким образом изолировать дефектное место для защиты – явление, известное как самовосстановление.

На рисунке 4 показан принцип металлизации покрытия, при котором тонкопленочный носитель предварительно обрабатывается (или коронным разрядом) перед испарением, чтобы молекулы металла могли прилипать к нему.Металл испаряется путем растворения при высокой температуре в вакууме (от 1400 до 1600 ℃ для алюминия и от 400 до 600 ℃ для цинка), а пары металла конденсируются на поверхности пленки, когда он встречается с охлажденной пленкой (температура охлаждения пленки от -25℃ до -35℃), образуя металлическое покрытие.Развитие технологии металлизации позволило улучшить диэлектрическую прочность пленочного диэлектрика на единицу толщины, а конструкция конденсатора для импульсного или разрядного применения сухой технологии может достигать 500 В/мкм, а конструкция конденсатора для применения фильтра постоянного тока может достигать 250 В. /мкм.Конденсатор звена постоянного тока относится к последним и согласно стандарту IEC61071 для силовой электроники конденсатор может выдерживать более сильные удары напряжения и может достигать напряжения, в 2 раза превышающего номинальное.

Поэтому пользователю необходимо учитывать только номинальное рабочее напряжение, необходимое для его конструкции.Металлизированные пленочные конденсаторы имеют низкое ESR, что позволяет им выдерживать большие пульсации тока;более низкий ESL соответствует требованиям к конструкции инверторов с низкой индуктивностью и снижает эффект колебаний на частотах переключения.

Качество пленочного диэлектрика, качество металлизированного покрытия, конструкция конденсатора и процесс производства определяют характеристики самовосстановления металлизированных конденсаторов.Пленочный диэлектрик, используемый для производства конденсаторов DC-Link, в основном представляет собой пленку OPP.

Содержание главы 1.2 будет опубликовано в статье на следующей неделе.