Diese Woche analysieren wir den Einsatz von Folienkondensatoren anstelle von Elektrolytkondensatoren in Zwischenkreiskondensatoren.Dieser Artikel ist in zwei Teile gegliedert.

Mit der Entwicklung der neuen Energiewirtschaft wird entsprechend häufig die variable Stromtechnologie eingesetzt, und DC-Link-Kondensatoren sind als eines der wichtigsten Geräte für die Auswahl besonders wichtig.Die DC-Link-Kondensatoren in DC-Filtern erfordern im Allgemeinen eine große Kapazität, hohe Stromverarbeitung und hohe Spannung usw. Durch den Vergleich der Eigenschaften von Filmkondensatoren und Elektrolytkondensatoren und die Analyse der zugehörigen Anwendungen kommt dieser Artikel zu dem Schluss, dass bei Schaltungsdesigns, die eine hohe Betriebsspannung erfordern, hoher Welligkeitsstrom (Irms), Überspannungsanforderungen, Spannungsumkehr, hoher Einschaltstrom (dV/dt) und lange Lebensdauer.Mit der Entwicklung der metallisierten Dampfabscheidungstechnologie und der Filmkondensatortechnologie werden Filmkondensatoren für Entwickler in Zukunft zu einem Trend, der Elektrolytkondensatoren in Bezug auf Leistung und Preis ersetzen wird.

Mit der Einführung neuer energiebezogener Richtlinien und der Entwicklung neuer Energieindustrien in verschiedenen Ländern hat die Entwicklung verwandter Industrien in diesem Bereich neue Möglichkeiten eröffnet.Und auch Kondensatoren als wesentliche vorgelagerte Produktindustrie haben neue Entwicklungsmöglichkeiten erhalten.In New-Energy-Fahrzeugen und New-Energy-Fahrzeugen sind Kondensatoren Schlüsselkomponenten für die Energiesteuerung, das Energiemanagement, den Wechselrichter und die DC-AC-Umwandlungssysteme, die die Lebensdauer des Wandlers bestimmen.Im Wechselrichter wird jedoch Gleichstrom als Eingangsstromquelle verwendet, der über einen Gleichstrombus mit dem Wechselrichter verbunden ist, was als DC-Link oder DC-Unterstützung bezeichnet wird.Da der Wechselrichter hohe Effektiv- und Spitzenimpulsströme vom DC-Zwischenkreis empfängt, erzeugt er hohe Impulsspannungen im DC-Zwischenkreis, was für den Wechselrichter schwierig ist.Daher ist der DC-Link-Kondensator erforderlich, um den hohen Impulsstrom vom DC-Link zu absorbieren und zu verhindern, dass die hohe Impulsspannungsschwankung des Wechselrichters innerhalb des akzeptablen Bereichs liegt;Andererseits wird auch verhindert, dass die Wechselrichter durch Spannungsüberschreitungen und transiente Überspannungen im DC-Zwischenkreis beeinträchtigt werden.

Das schematische Diagramm der Verwendung von DC-Link-Kondensatoren in neuen Energiesystemen (einschließlich Windenergieerzeugung und Photovoltaik-Stromerzeugung) und neuen Fahrzeugmotorantriebssystemen ist in den Abbildungen 1 und 2 dargestellt.

Abbildung 1 zeigt die Schaltkreistopologie des Windkraftkonverters, wobei C1 der DC-Link ist (im Allgemeinen in das Modul integriert), C2 die IGBT-Absorption, C3 die LC-Filterung (Netzseite) und C4 die Rotorseite der DV/DT-Filterung.Abbildung 2 zeigt die Schaltkreistechnologie des PV-Leistungswandlers, wobei C1 für die DC-Filterung, C2 für die EMI-Filterung, C4 für den DC-Link, C6 für die LC-Filterung (Netzseite), C3 für die DC-Filterung und C5 für die IPM/IGBT-Absorption steht.Abbildung 3 zeigt das Hauptmotorantriebssystem im neuen Energiefahrzeugsystem, wobei C3 der DC-Link und C4 der IGBT-Absorptionskondensator ist.

In den oben genannten neuen Energieanwendungen sind DC-Link-Kondensatoren als Schlüsselelement für eine hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer in Windkraftanlagen, Photovoltaik-Stromerzeugungsanlagen und neuen Energiefahrzeugsystemen erforderlich, daher ist ihre Auswahl besonders wichtig.Im Folgenden finden Sie einen Vergleich der Eigenschaften von Folienkondensatoren und Elektrolytkondensatoren sowie deren Analyse bei der Anwendung von DC-Link-Kondensatoren.

1. Funktionsvergleich

1.1 Folienkondensatoren

Zunächst wird das Prinzip der Filmmetallisierungstechnologie vorgestellt: Eine ausreichend dünne Metallschicht wird auf die Oberfläche des Dünnfilmmediums aufgedampft.Bei einem Defekt im Medium kann die Schicht verdampfen und so die defekte Stelle zum Schutz isolieren, ein Phänomen, das als Selbstheilung bezeichnet wird.

Abbildung 4 zeigt das Prinzip der Metallisierungsbeschichtung, bei der das Dünnfilmmedium vor der Verdampfung vorbehandelt (oder sonst koroniert) wird, damit Metallmoleküle daran haften können.Das Metall wird durch Auflösen bei hoher Temperatur unter Vakuum (1400℃ bis 1600℃ für Aluminium und 400℃ bis 600℃ für Zink) verdampft und der Metalldampf kondensiert auf der Oberfläche des Films, wenn er auf den gekühlten Film trifft (Filmabkühltemperatur). -25℃ bis -35℃) und bildet so eine Metallbeschichtung.Die Entwicklung der Metallisierungstechnologie hat die Durchschlagsfestigkeit des Filmdielektrikums pro Dickeneinheit verbessert, und das Design eines Kondensators für Impuls- oder Entladungsanwendungen der Trockentechnologie kann 500 V/µm erreichen, und das Design eines Kondensators für DC-Filteranwendungen kann 250 V erreichen /µm.Der DC-Link-Kondensator gehört zu Letzterem und kann gemäß IEC61071 für Leistungselektronikanwendungen stärkeren Spannungsstößen standhalten und das Zweifache der Nennspannung erreichen.

Daher muss der Benutzer nur die für sein Design erforderliche Nennbetriebsspannung berücksichtigen.Metallisierte Folienkondensatoren haben einen niedrigen ESR, wodurch sie größeren Welligkeitsströmen standhalten können;Der niedrigere ESL erfüllt die Designanforderungen für Wechselrichter mit geringer Induktivität und reduziert den Oszillationseffekt bei Schaltfrequenzen.

Die Qualität des Foliendielektrikums, die Qualität der Metallisierungsbeschichtung, das Kondensatordesign und der Herstellungsprozess bestimmen die Selbstheilungseigenschaften der metallisierten Kondensatoren.Das für die Herstellung von DC-Link-Kondensatoren verwendete Foliendielektrikum ist hauptsächlich OPP-Folie.

Der Inhalt von Kapitel 1.2 wird im Artikel nächste Woche veröffentlicht.