Aquesta setmana analitzarem l'ús de condensadors de pel·lícula en lloc de condensadors electrolítics en condensadors d'enllaç de CC. Aquest article es dividirà en dues parts.

Amb el desenvolupament de la nova indústria energètica, la tecnologia de corrent variable s'utilitza habitualment, i els condensadors d'enllaç de corrent continu són particularment importants com un dels dispositius clau per a la selecció. Els condensadors d'enllaç de corrent continu en filtres de corrent continu generalment requereixen una gran capacitat, un processament d'alt corrent i un alt voltatge, etc. Comparant les característiques dels condensadors de pel·lícula i els condensadors electrolítics i analitzant les aplicacions relacionades, aquest article conclou que en dissenys de circuits que requereixen un alt voltatge de funcionament, un corrent d'ondulació elevat (Irms), requisits de sobretensió, inversió de voltatge, un corrent d'irrupció elevat (dV/dt) i una llarga vida útil. Amb el desenvolupament de la tecnologia de deposició de vapor metal·litzat i la tecnologia de condensadors de pel·lícula, els condensadors de pel·lícula es convertiran en una tendència per als dissenyadors per substituir els condensadors electrolítics en termes de rendiment i preu en el futur.

Amb la introducció de noves polítiques relacionades amb l'energia i el desenvolupament d'una nova indústria energètica en diversos països, el desenvolupament d'indústries relacionades en aquest camp ha portat noves oportunitats. I els condensadors, com a indústria essencial de productes relacionats aigües amunt, també han guanyat noves oportunitats de desenvolupament. En les noves energies i els vehicles de nova energia, els condensadors són components clau en el control d'energia, la gestió d'energia, l'inversor de potència i els sistemes de conversió CC-CA que determinen la vida útil del convertidor. Tanmateix, en l'inversor, l'alimentació de CC s'utilitza com a font d'alimentació d'entrada, que es connecta a l'inversor a través d'un bus de CC, que s'anomena DC-Link o suport de CC. Com que l'inversor rep corrents de pols RMS i pics elevats del DC-Link, genera un voltatge de pols elevat al DC-Link, cosa que dificulta que l'inversor el suporti. Per tant, el condensador DC-Link és necessari per absorbir el corrent de pols elevat del DC-Link i evitar que la fluctuació d'alt voltatge de pols de l'inversor estigui dins del rang acceptable; d'altra banda, també evita que els inversors es vegin afectats per la sobrecàrrega de voltatge i la sobrecàrrega transitòria al DC-Link.

El diagrama esquemàtic de l'ús de condensadors d'enllaç de corrent continu en noves energies (inclosa la generació d'energia eòlica i fotovoltaica) i sistemes d'accionament de motors de vehicles de noves energies es mostra a les figures 1 i 2.

La figura 1 mostra la topologia del circuit del convertidor d'energia eòlica, on C1 és DC-Link (generalment integrat al mòdul), C2 és l'absorció IGBT, C3 és el filtratge LC (costat de la xarxa) i C4 és el filtratge DV/DT del costat del rotor. La figura 2 mostra la tecnologia del circuit del convertidor d'energia fotovoltaica, on C1 és el filtratge DC, C2 és el filtratge EMI, C4 és DC-Link, C6 és el filtratge LC (costat de la xarxa), C3 és el filtratge DC i C5 és l'absorció IPM/IGBT. La figura 3 mostra el sistema d'accionament del motor principal en el nou sistema de vehicle energètic, on C3 és DC-Link i C4 és el condensador d'absorció IGBT.

En les noves aplicacions energètiques esmentades anteriorment, els condensadors DC-Link, com a dispositiu clau, són necessaris per a una alta fiabilitat i una llarga vida útil en sistemes de generació d'energia eòlica, sistemes de generació d'energia fotovoltaica i sistemes de vehicles de nova energia, per la qual cosa la seva selecció és particularment important. A continuació es mostra una comparació de les característiques dels condensadors de pel·lícula i els condensadors electrolítics i la seva anàlisi en l'aplicació de condensadors DC-Link.

1. Comparació de característiques

1.1 Condensadors de pel·lícula

S'introdueix per primera vegada el principi de la tecnologia de metal·lització de pel·lícules: una capa prou fina de metall es vaporitza sobre la superfície del medi de pel·lícula fina. En presència d'un defecte en el medi, la capa és capaç d'evaporar-se i així aïllar el punt defectuós per a la protecció, un fenomen conegut com a autocuració.

La figura 4 mostra el principi del recobriment de metal·lització, on el medi de pel·lícula fina es pretracta (corona o no) abans de la vaporització perquè les molècules metàl·liques s'hi puguin adherir. El metall s'evapora dissolent-se a alta temperatura sota buit (1400 ℃ a 1600 ℃ per a l'alumini i 400 ℃ a 600 ℃ per al zinc), i el vapor metàl·lic es condensa a la superfície de la pel·lícula quan es troba amb la pel·lícula refredada (temperatura de refredament de la pel·lícula de -25 ℃ a -35 ℃), formant així un recobriment metàl·lic. El desenvolupament de la tecnologia de metal·lització ha millorat la resistència dielèctrica del dielèctric de la pel·lícula per unitat de gruix, i el disseny de condensadors per a aplicacions de pols o descàrrega de tecnologia seca pot arribar als 500 V/µm, i el disseny de condensadors per a aplicacions de filtre de CC pot arribar als 250 V/µm. El condensador d'enllaç de CC pertany a aquest últim, i segons la norma IEC61071 per a aplicacions d'electrònica de potència, el condensador pot suportar xocs de tensió més severs i pot arribar al doble de la tensió nominal.

Per tant, l'usuari només ha de tenir en compte la tensió nominal de funcionament necessària per al seu disseny. Els condensadors de pel·lícula metal·litzada tenen una ESR baixa, que els permet suportar corrents d'ondulació més grans; la ESL més baixa compleix els requisits de disseny de baixa inductància dels inversors i redueix l'efecte d'oscil·lació a les freqüències de commutació.

La qualitat del dielèctric de la pel·lícula, la qualitat del recobriment de metal·lització, el disseny del condensador i el procés de fabricació determinen les característiques d'autoreparació dels condensadors metal·litzats. El dielèctric de pel·lícula utilitzat per als condensadors DC-Link fabricats és principalment pel·lícula OPP.

El contingut del capítol 1.2 es publicarà a l'article de la setmana vinent.