Ove sedmice ćemo analizirati upotrebu filmskih kondenzatora umjesto elektrolitskih kondenzatora u DC-link kondenzatorima.Ovaj članak će biti podijeljen u dva dijela.

S razvojem nove energetske industrije, u skladu s tim se uobičajeno koristi tehnologija varijabilne struje, a DC-Link kondenzatori su posebno važni kao jedan od ključnih uređaja za odabir.DC-Link kondenzatori u DC filterima općenito zahtijevaju veliki kapacitet, visoku strujnu obradu i visok napon, itd. Upoređujući karakteristike filmskih kondenzatora i elektrolitskih kondenzatora i analizirajući srodne primjene, ovaj rad zaključuje da u dizajnu kola koji zahtijevaju visok radni napon, visoka struja talasanja (Irms), zahtjevi za prenaponom, preokret napona, visoka udarna struja (dV/dt) i dug vijek trajanja.S razvojem tehnologije metaliziranog taloženja parom i tehnologije filmskih kondenzatora, filmski kondenzatori će postati trend za dizajnere koji će zamijeniti elektrolitičke kondenzatore u smislu performansi i cijene u budućnosti.

Uvođenjem novih energetskih politika i razvojem nove energetske industrije u raznim zemljama, razvoj srodnih industrija u ovoj oblasti donio je nove mogućnosti.I kondenzatori, kao esencijalna proizvodna industrija uzvodno, također su dobili nove razvojne mogućnosti.U vozilima s novom energijom i novim energetskim vozilima, kondenzatori su ključne komponente u kontroli energije, upravljanju napajanjem, inverterima napajanja i sistemima DC-AC konverzije koji određuju vijek trajanja pretvarača.Međutim, u pretvaraču se istosmjerna struja koristi kao ulazni izvor napajanja, koja je povezana na pretvarač preko DC sabirnice, koja se naziva DC-Link ili DC podrška.Budući da pretvarač prima visoke RMS i vršne impulsne struje od DC-Link-a, on generiše visok impulsni napon na DC-Link-u, što otežava inverteru da izdrži.Zbog toga je kondenzator DC-Link potreban da apsorbuje visoku impulsnu struju iz DC-Link-a i spreči da je fluktuacija visokog impulsnog napona invertera unutar prihvatljivog opsega;s druge strane, također sprječava da invertori budu pod utjecajem prekoračenja napona i prolaznog prenapona na DC-Link-u.

Šematski dijagram upotrebe DC-Link kondenzatora u novoj energiji (uključujući proizvodnju energije vjetra i fotonaponsku energiju) i novih energetskih pogonskih sistema vozila prikazani su na slikama 1 i 2.

Slika 1 prikazuje topologiju kola pretvarača energije vjetra, gdje je C1 DC-Link (generalno integriran u modul), C2 je IGBT apsorpcija, C3 je LC filtriranje (neto strana), a C4 DV/DT filtriranje na strani rotora.Slika 2 prikazuje tehnologiju kola PV pretvarača snage, gdje je C1 DC filtriranje, C2 je EMI filtriranje, C4 je DC-Link, C6 je LC filtriranje (strana mreže), C3 je DC filtriranje, a C5 je IPM/IGBT apsorpcija.Slika 3 prikazuje glavni motorni pogon u sistemu novog energetskog vozila, gdje je C3 DC-Link, a C4 je IGBT apsorpcioni kondenzator.

U gore navedenim novim energetskim aplikacijama, DC-Link kondenzatori, kao ključni uređaj, potrebni su za visoku pouzdanost i dug vijek trajanja u sistemima za proizvodnju energije vjetra, fotonaponskim sistemima za proizvodnju energije i sistemima novih energetskih vozila, pa je njihov izbor posebno važan.Slijedi poređenje karakteristika filmskih kondenzatora i elektrolitskih kondenzatora i njihova analiza u primjeni DC-Link kondenzatora.

1.Poređenje karakteristika

1.1 Filmski kondenzatori

Prvo se uvodi princip tehnologije metalizacije filma: dovoljno tanak sloj metala isparava se na površini tankoslojnog medija.U prisustvu defekta u medijumu, sloj je u stanju da ispari i tako izoluje defektno mesto za zaštitu, fenomen poznat kao samoizlečenje.

Slika 4 prikazuje princip metalizacijskog premaza, gdje se tankoslojni medij prethodno obrađuje (korona inače) prije isparavanja kako bi se molekuli metala mogli zalijepiti za njega.Metal se isparava otapanjem na visokoj temperaturi pod vakuumom (1400℃ do 1600℃ za aluminijum i 400℃ do 600℃ za cink), a metalna para se kondenzuje na površini filma kada se susreće sa ohlađenim filmom (temperatura hlađenja filma -25℃ do -35℃), čime se formira metalni premaz.Razvoj tehnologije metalizacije poboljšao je dielektričnu čvrstoću filmskog dielektrika po jedinici debljine, a dizajn kondenzatora za impulsnu ili pražnjenu primjenu suhe tehnologije može doseći 500V/µm, a dizajn kondenzatora za primjenu DC filtera može doseći 250V /µm.DC-Link kondenzator pripada potonjem, a prema IEC61071 za primjenu energetske elektronike kondenzator može izdržati jači naponski udar i može doseći 2 puta veći od nazivnog napona.

Stoga korisnik treba uzeti u obzir samo nazivni radni napon potreban za njihov dizajn.Metalizirani filmski kondenzatori imaju nizak ESR, što im omogućava da izdrže veće talasne struje;niži ESL ispunjava zahtjeve za dizajn invertora niske induktivnosti i smanjuje oscilacijski efekat na frekvencijama prebacivanja.

Kvaliteta filmskog dielektrika, kvaliteta metaliziranog premaza, dizajn kondenzatora i proizvodni proces određuju karakteristike samozarastanja metaliziranih kondenzatora.Filmski dielektrik koji se koristi za proizvedene DC-Link kondenzatore je uglavnom OPP film.

Sadržaj poglavlja 1.2 biće objavljen u članku sledeće nedelje.