Bu hafta DC-link kapasitörlerinde elektrolitik kapasitörler yerine film kapasitörlerin kullanımını analiz edeceğiz.Bu makale iki bölüme ayrılacaktır.

Yeni enerji endüstrisinin gelişmesiyle birlikte değişken akım teknolojisi yaygın olarak kullanılmakta ve DC-Link kapasitörleri seçim için anahtar cihazlardan biri olarak özellikle önemlidir.DC filtrelerdeki DC-Link kapasitörleri genellikle büyük kapasite, yüksek akım işleme ve yüksek voltaj vb. gerektirir. Film kapasitörlerin ve elektrolitik kapasitörlerin özelliklerini karşılaştırarak ve ilgili uygulamaları analiz ederek, bu makale, yüksek çalışma voltajı gerektiren devre tasarımlarında, yüksek dalgalanma akımı (Irms), aşırı voltaj gereksinimleri, voltajın ters çevrilmesi, yüksek ani akım (dV/dt) ve uzun ömür.Metalize buhar biriktirme teknolojisi ve film kapasitör teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, film kapasitörler, tasarımcılar için gelecekte performans ve fiyat açısından elektrolitik kapasitörlerin yerini alacak bir trend haline gelecektir.

Enerjiyle ilgili yeni politikaların uygulamaya konması ve çeşitli ülkelerde yeni enerji endüstrisinin gelişmesiyle birlikte, bu alandaki ilgili endüstrilerin gelişmesi yeni fırsatları da beraberinde getirmiştir.Ve kapasitörler de yukarı yönlü önemli bir ürün endüstrisi olarak yeni geliştirme fırsatları elde etti.Yeni enerji ve yeni enerji araçlarında kondansatörler enerji kontrolü, güç yönetimi, güç çevirici ve DC-AC dönüşüm sistemlerinde dönüştürücünün ömrünü belirleyen temel bileşenlerdir.Ancak eviricide, DC-Link veya DC desteği olarak adlandırılan bir DC barası aracılığıyla eviriciye bağlanan giriş güç kaynağı olarak DC gücü kullanılır.İnvertör, DC-Link'ten yüksek RMS ve tepe darbe akımları aldığından, DC-Link üzerinde yüksek darbe voltajı üretir ve bu da invertörün dayanmasını zorlaştırır.Bu nedenle, DC-Link'ten gelen yüksek darbe akımını absorbe etmek ve invertörün yüksek darbe voltajı dalgalanmasının kabul edilebilir aralıkta olmasını önlemek için DC-Link kapasitörüne ihtiyaç vardır;diğer yandan invertörlerin DC-Link üzerindeki gerilim aşımı ve geçici aşırı gerilimden etkilenmesini de engeller.

DC-Link kapasitörlerinin yeni enerjide (rüzgar enerjisi üretimi ve fotovoltaik enerji üretimi dahil) ve yeni enerji taşıt motor tahrik sistemlerinde kullanımının şematik diyagramı Şekil 1 ve 2'de gösterilmektedir.

Şekil 1, rüzgar enerjisi dönüştürücü devre topolojisini göstermektedir; burada C1, DC-Link'tir (genellikle modüle entegredir), C2, IGBT emilimidir, C3, LC filtrelemedir (net taraf) ve C4, rotor tarafı DV/DT filtrelemesidir.Şekil 2, PV güç dönüştürücü devre teknolojisini göstermektedir; burada C1 DC filtrelemedir, C2 EMI filtrelemedir, C4 DC-Link'tir, C6 LC filtrelemedir (şebeke tarafı), C3 DC filtrelemedir ve C5 IPM/IGBT emilimidir.Şekil 3'te yeni enerjili araç sistemindeki ana motor tahrik sistemi gösterilmektedir; burada C3 DC-Link ve C4 ise IGBT soğurma kapasitörüdür.

Yukarıda bahsedilen yeni enerji uygulamalarında, rüzgar enerjisi üretim sistemlerinde, fotovoltaik enerji üretim sistemlerinde ve yeni enerji araç sistemlerinde yüksek güvenilirlik ve uzun ömür için anahtar cihaz olarak DC-Link kapasitörlerine ihtiyaç duyulmaktadır ve bunların seçimi özellikle önemlidir.Aşağıda film kapasitörlerin ve elektrolitik kapasitörlerin özelliklerinin bir karşılaştırması ve bunların DC-Link kapasitör uygulamasındaki analizleri bulunmaktadır.

1.Özellik karşılaştırması

1.1 Film kapasitörleri

Film metalizasyon teknolojisinin prensibi ilk kez tanıtıldı: ince film ortamının yüzeyinde yeterince ince bir metal tabakası buharlaştırıldı.Ortamda bir kusur olması durumunda, katman buharlaşabilir ve böylece kusurlu noktayı koruma için izole edebilir; bu, kendi kendini iyileştirme olarak bilinen bir olgudur.

Şekil 4, metal moleküllerinin ona yapışabilmesi için ince film ortamının buharlaşmadan önce ön işleme tabi tutulduğu (aksi halde korona) metalizasyon kaplama prensibini göstermektedir.Metal, vakum altında yüksek sıcaklıkta (alüminyum için 1400°C ila 1600°C ve çinko için 400°C ila 600°C) çözülerek buharlaştırılır ve metal buharı, soğutulmuş filmle karşılaştığında filmin yüzeyinde yoğunlaşır (film soğutma sıcaklığı) -25°C ile -35°C arası), böylece metal bir kaplama oluşturur.Metalizasyon teknolojisinin gelişmesi, film dielektrikinin birim kalınlık başına dielektrik mukavemetini arttırmıştır ve kuru teknolojinin darbe veya deşarj uygulaması için kapasitör tasarımı 500V/μm'ye ulaşabilir ve DC filtre uygulaması için kapasitör tasarımı 250V'a ulaşabilir. /um.DC-Link kapasitörü ikincisine aittir ve güç elektroniği uygulamasına yönelik IEC61071'e göre kapasitör, daha şiddetli voltaj şokuna dayanabilir ve nominal voltajın 2 katına ulaşabilir.

Bu nedenle kullanıcının yalnızca tasarımı için gereken nominal çalışma voltajını dikkate alması gerekir.Metalize film kapasitörler düşük ESR'ye sahiptir, bu da onların daha büyük dalgalanma akımlarına dayanmalarına olanak tanır;daha düşük ESL, invertörlerin düşük endüktans tasarım gereksinimlerini karşılar ve anahtarlama frekanslarındaki salınım etkisini azaltır.

Dielektrik filmin kalitesi, metal kaplamanın kalitesi, kapasitör tasarımı ve üretim süreci, metalize kapasitörlerin kendi kendini iyileştirme özelliklerini belirler.Üretilen DC-Link kapasitörleri için kullanılan film dielektrik esas olarak OPP filmdir.

Bölüm 1.2'nin içeriği gelecek haftaki makalede yayınlanacaktır.