Questa settimana analizzeremo l'uso dei condensatori a film invece dei condensatori elettrolitici nei condensatori del collegamento CC.Questo articolo sarà diviso in due parti.

Con lo sviluppo del nuovo settore energetico, la tecnologia a corrente variabile viene comunemente utilizzata di conseguenza e i condensatori DC-Link sono particolarmente importanti come uno dei dispositivi chiave per la selezione.I condensatori DC-Link nei filtri DC richiedono generalmente grande capacità, elaborazione di corrente elevata e alta tensione, ecc. Confrontando le caratteristiche dei condensatori a film e dei condensatori elettrolitici e analizzando le relative applicazioni, questo documento conclude che nei progetti di circuiti che richiedono alta tensione operativa, corrente di ripple elevata (Irms), requisiti di sovratensione, inversione di tensione, corrente di spunto elevata (dV/dt) e lunga durata.Con lo sviluppo della tecnologia di deposizione di vapore metallizzato e della tecnologia dei condensatori a film, i condensatori a film diventeranno una tendenza per i progettisti per sostituire in futuro i condensatori elettrolitici in termini di prestazioni e prezzo.

Con l’introduzione di nuove politiche legate all’energia e lo sviluppo di una nuova industria energetica in vari paesi, lo sviluppo delle industrie correlate in questo campo ha portato nuove opportunità.E anche i condensatori, in quanto settore di prodotti essenziali a monte, hanno acquisito nuove opportunità di sviluppo.Nelle nuove energie e nei veicoli a nuova energia, i condensatori sono componenti chiave nel controllo energetico, nella gestione dell'energia, nell'inverter di potenza e nei sistemi di conversione CC-CA che determinano la vita del convertitore.Tuttavia, nell'inverter, come fonte di alimentazione in ingresso viene utilizzata l'alimentazione CC, che è collegata all'inverter tramite un bus CC, chiamato DC-Link o supporto CC.Poiché l'inverter riceve correnti RMS e impulsive di picco elevate dal collegamento CC, genera un'elevata tensione impulsiva sul collegamento CC, rendendo difficile la resistenza dell'inverter.Pertanto, il condensatore del collegamento CC è necessario per assorbire la corrente a impulsi elevati dal collegamento CC e impedire che la fluttuazione della tensione a impulsi elevati dell'inverter rientri nell'intervallo accettabile;dall'altro impedisce anche che gli inverter siano influenzati da sovraelongazioni di tensione e sovratensioni transitorie sul DC-Link.

Il diagramma schematico dell'uso dei condensatori DC-Link nella nuova energia (compresa la generazione di energia eolica e fotovoltaica) e nei sistemi di azionamento del motore dei veicoli di nuova energia è mostrato nelle Figure 1 e 2.

La Figura 1 mostra la topologia del circuito del convertitore di energia eolica, dove C1 è il collegamento CC (generalmente integrato nel modulo), C2 è l'assorbimento IGBT, C3 è il filtro LC (lato rete) e C4 il filtro DV/DT lato rotore.La Figura 2 mostra la tecnologia del circuito del convertitore di potenza fotovoltaico, dove C1 è il filtro CC, C2 è il filtro EMI, C4 è il collegamento CC, C6 è il filtro LC (lato rete), C3 è il filtro CC e C5 è l'assorbimento IPM/IGBT.La Figura 3 mostra il sistema di azionamento del motore principale nel nuovo sistema di veicoli energetici, dove C3 è il collegamento CC e C4 è il condensatore di assorbimento IGBT.

Nelle nuove applicazioni energetiche sopra menzionate, i condensatori DC-Link, come dispositivo chiave, sono richiesti per un'elevata affidabilità e una lunga durata nei sistemi di generazione di energia eolica, nei sistemi di generazione di energia fotovoltaica e nei sistemi di veicoli a nuova energia, quindi la loro selezione è particolarmente importante.Di seguito è riportato un confronto tra le caratteristiche dei condensatori a film e dei condensatori elettrolitici e la loro analisi nell'applicazione dei condensatori DC-Link.

1.Confronto delle funzionalità

1.1 Condensatori a film

Viene introdotto per la prima volta il principio della tecnologia di metallizzazione del film: uno strato di metallo sufficientemente sottile viene vaporizzato sulla superficie del supporto a film sottile.In presenza di un difetto nel mezzo, lo strato è in grado di evaporare e quindi isolare il punto difettoso per proteggerlo, fenomeno noto come autoriparazione.

La Figura 4 mostra il principio del rivestimento di metallizzazione, in cui il film sottile viene pretrattato (altrimenti corona) prima della vaporizzazione in modo che le molecole metalliche possano aderirvi.Il metallo viene evaporato dissolvendosi ad alta temperatura sotto vuoto (da 1400 ℃ a 1600 ℃ per l'alluminio e da 400 ℃ a 600 ℃ per lo zinco) e il vapore metallico si condensa sulla superficie della pellicola quando incontra la pellicola raffreddata (temperatura di raffreddamento della pellicola da -25℃ a -35℃), formando così un rivestimento metallico.Lo sviluppo della tecnologia di metallizzazione ha migliorato la rigidità dielettrica del film dielettrico per unità di spessore e la progettazione di condensatori per applicazioni a impulso o scarica della tecnologia a secco può raggiungere 500 V/μm e la progettazione di condensatori per applicazioni con filtro CC può raggiungere 250 V. /μm.Il condensatore DC-Link appartiene a quest'ultimo e, secondo la norma IEC61071 per le applicazioni di elettronica di potenza, il condensatore può resistere a shock di tensione più gravi e può raggiungere 2 volte la tensione nominale.

Pertanto, l'utente deve solo considerare la tensione operativa nominale richiesta per il proprio progetto.I condensatori a film metallizzato hanno una bassa ESR, che consente loro di resistere a correnti di ondulazione maggiori;l'ESL inferiore soddisfa i requisiti di progettazione di bassa induttanza degli inverter e riduce l'effetto di oscillazione alle frequenze di commutazione.

La qualità del film dielettrico, la qualità del rivestimento di metallizzazione, il design del condensatore e il processo di produzione determinano le caratteristiche di autoriparazione dei condensatori metallizzati.Il film dielettrico utilizzato per i condensatori DC-Link prodotti è principalmente film OPP.

Il contenuto del capitolo 1.2 sarà pubblicato nell'articolo della prossima settimana.