Săptămâna aceasta vom analiza utilizarea condensatoarelor peliculare în locul condensatoarelor electrolitice în condensatoarele de curent continuu. Acest articol va fi împărțit în două părți.

Odată cu dezvoltarea unei noi industrii energetice, tehnologia de curent variabil este utilizată în mod obișnuit, iar condensatoarele DC-Link sunt deosebit de importante ca unul dintre dispozitivele cheie pentru selecție. Condensatoarele DC-Link din filtrele DC necesită, în general, capacitate mare, curent de procesare ridicat și tensiune înaltă etc. Prin compararea caracteristicilor condensatoarelor cu film și ale condensatoarelor electrolitice și analizarea aplicațiilor aferente, această lucrare concluzionează că în proiectele de circuite care necesită tensiune de funcționare ridicată, curent de ondulație ridicat (Irms), cerințe de supratensiune, inversare a tensiunii, curent de aprindere ridicat (dV/dt) și durată lungă de viață. Odată cu dezvoltarea tehnologiei de depunere de vapori metalizați și a tehnologiei condensatoarelor cu film, condensatoarele cu film vor deveni o tendință pentru proiectanți de a înlocui condensatoarele electrolitice în ceea ce privește performanța și prețul în viitor.

Odată cu introducerea noilor politici legate de energie și dezvoltarea unei noi industrii energetice în diverse țări, dezvoltarea industriilor conexe în acest domeniu a adus noi oportunități. Iar condensatoarele, ca o industrie esențială de produse conexe în amonte, au câștigat, de asemenea, noi oportunități de dezvoltare. În domeniul energiei noi și al vehiculelor cu energie nouă, condensatoarele sunt componente cheie în controlul energiei, gestionarea puterii, invertoarele de putere și sistemele de conversie DC-AC, care determină durata de viață a convertorului. Cu toate acestea, în invertor, curentul continuu este utilizat ca sursă de alimentare de intrare, care este conectată la invertor printr-o magistrală de curent continuu, numită DC-Link sau suport DC. Deoarece invertorul primește curenți de impuls RMS și de vârf ridicați de la DC-Link, acesta generează o tensiune de impuls ridicată pe DC-Link, ceea ce face dificilă rezistența invertorului. Prin urmare, condensatorul DC-Link este necesar pentru a absorbi curentul de impuls ridicat de la DC-Link și pentru a preveni fluctuația tensiunii de impuls ridicate a invertorului în intervalul acceptabil; pe de altă parte, previne, de asemenea, ca invertoarele să fie afectate de depășirea tensiunii și supratensiunea tranzitorie pe DC-Link.

Schema utilizării condensatoarelor DC-Link în sistemele de energie nouă (inclusiv generarea de energie eoliană și fotovoltaică) și în sistemele de acționare a motorului vehiculelor din domeniul energiei noi este prezentată în Figurile 1 și 2.

Figura 1 prezintă topologia circuitului convertorului de energie eoliană, unde C1 este DC-Link (în general integrat în modul), C2 este absorbția IGBT, C3 este filtrarea LC (pe partea de rețea), iar C4 este filtrarea DV/DT pe partea de rotor. Figura 2 prezintă tehnologia circuitului convertorului de energie fotovoltaică, unde C1 este filtrarea DC, C2 este filtrarea EMI, C4 este DC-Link, C6 este filtrarea LC (pe partea de rețea), C3 este filtrarea DC, iar C5 este absorbția IPM/IGBT. Figura 3 prezintă sistemul principal de acționare a motorului în noul sistem de vehicul energetic, unde C3 este DC-Link, iar C4 este condensatorul de absorbție IGBT.

În aplicațiile energetice noi menționate mai sus, condensatoarele DC-Link, ca dispozitiv cheie, sunt necesare pentru o fiabilitate ridicată și o durată lungă de viață în sistemele de generare a energiei eoliene, sistemele de generare a energiei fotovoltaice și sistemele de vehicule cu energie nouă, așadar selecția lor este deosebit de importantă. În continuare este prezentată o comparație a caracteristicilor condensatoarelor cu film și ale condensatoarelor electrolitice și analiza acestora în aplicațiile condensatoarelor DC-Link.

1. Compararea caracteristicilor

1.1 Condensatoare cu film

Principiul tehnologiei de metalizare a peliculei este introdus pentru prima dată: un strat suficient de subțire de metal este vaporizat pe suprafața mediului subțire. În prezența unui defect în mediu, stratul este capabil să se evapore și astfel să izoleze punctul defect pentru protecție, un fenomen cunoscut sub numele de auto-reparare.

Figura 4 prezintă principiul acoperirii prin metalizare, în care mediul pelicular subțire este pretratat (corona sau altfel) înainte de vaporizare, astfel încât moleculele metalice să poată adera la acesta. Metalul este evaporat prin dizolvare la temperatură ridicată în vid (1400℃ până la 1600℃ pentru aluminiu și 400℃ până la 600℃ pentru zinc), iar vaporii metalici se condensează pe suprafața peliculei atunci când intră în contact cu pelicula răcită (temperatura de răcire a peliculei -25℃ până la -35℃), formând astfel un strat metalic. Dezvoltarea tehnologiei de metalizare a îmbunătățit rezistența dielectrică a dielectricului peliculei pe unitatea de grosime, iar designul condensatorului pentru aplicații cu impulsuri sau descărcare în tehnologia uscată poate ajunge la 500V/µm, iar designul condensatorului pentru aplicații de filtrare DC poate ajunge la 250V/µm. Condensatorul DC-Link aparține celui din urmă tip și, conform standardului IEC61071 pentru aplicații electronice de putere, poate rezista la șocuri de tensiune mai severe și poate ajunge la de 2 ori tensiunea nominală.

Prin urmare, utilizatorul trebuie să ia în considerare doar tensiunea nominală de funcționare necesară pentru proiectarea lor. Condensatoarele cu peliculă metalizată au un ESR scăzut, ceea ce le permite să reziste la curenți de ondulație mai mari; ESL-ul mai mic îndeplinește cerințele de proiectare a invertoarelor cu inductanță redusă și reduce efectul de oscilație la frecvențele de comutație.

Calitatea dielectricului pelicular, calitatea stratului de metalizare, designul condensatorului și procesul de fabricație determină caracteristicile de auto-reparare ale condensatoarelor metalizate. Dielectricul pelicular utilizat pentru condensatoarele DC-Link fabricate este în principal pelicula OPP.

Conținutul capitolului 1.2 va fi publicat în articolul de săptămâna viitoare.