Esta semana vamos a analizar el uso de condensadores de película en lugar de condensadores electrolíticos en condensadores de enlace CC.Este artículo se dividirá en dos partes.

Con el desarrollo de la nueva industria energética, la tecnología de corriente variable se utiliza comúnmente en consecuencia, y los capacitores DC-Link son particularmente importantes como uno de los dispositivos clave para la selección.Los capacitores DC-Link en los filtros CC generalmente requieren gran capacidad, procesamiento de alta corriente y alto voltaje, etc. Al comparar las características de los capacitores de película y los capacitores electrolíticos y analizar las aplicaciones relacionadas, este artículo concluye que en diseños de circuitos que requieren alto voltaje operativo, alta corriente de ondulación (Irms), requisitos de sobretensión, inversión de voltaje, alta corriente de irrupción (dV/dt) y larga vida útil.Con el desarrollo de la tecnología de deposición de vapor metalizado y la tecnología de capacitores de película, los capacitores de película se convertirán en una tendencia para que los diseñadores reemplacen a los capacitores electrolíticos en términos de rendimiento y precio en el futuro.

Con la introducción de nuevas políticas relacionadas con la energía y el desarrollo de nuevas industrias energéticas en varios países, el desarrollo de industrias relacionadas en este campo ha traído nuevas oportunidades.Y los condensadores, como industria de productos esenciales relacionados, también han obtenido nuevas oportunidades de desarrollo.En las nuevas energías y los vehículos de nuevas energías, los condensadores son componentes clave en el control de energía, la gestión de energía, el inversor de potencia y los sistemas de conversión CC-CA que determinan la vida útil del convertidor.Sin embargo, en el inversor, la alimentación de CC se utiliza como fuente de alimentación de entrada, que está conectada al inversor a través de un bus de CC, que se denomina DC-Link o soporte de CC.Dado que el inversor recibe RMS alto y corrientes de pulso máximas del DC-Link, genera un voltaje de pulso alto en el DC-Link, lo que dificulta que el inversor lo resista.Por lo tanto, el condensador DC-Link es necesario para absorber la corriente de pulso alto del enlace DC y evitar que la fluctuación de voltaje de pulso alto del inversor esté dentro del rango aceptable;por otro lado, también evita que los inversores se vean afectados por sobretensiones y sobretensiones transitorias en el DC-Link.

En las Figuras 1 y 2 se muestra el diagrama esquemático del uso de condensadores DC-Link en nuevas energías (incluidas la generación de energía eólica y la generación de energía fotovoltaica) y sistemas de accionamiento de motores de vehículos de nuevas energías.

La Figura 1 muestra la topología del circuito del convertidor de energía eólica, donde C1 es DC-Link (generalmente integrado en el módulo), C2 es absorción IGBT, C3 es filtrado LC (lado neto) y C4 filtrado DV/DT del lado del rotor.La Figura 2 muestra la tecnología del circuito convertidor de potencia fotovoltaica, donde C1 es filtrado de CC, C2 es filtrado EMI, C4 es DC-Link, C6 es filtrado LC (lado de la red), C3 es filtrado de CC y C5 es absorción IPM/IGBT.La Figura 3 muestra el sistema de accionamiento del motor principal en el sistema de vehículos de nueva energía, donde C3 es DC-Link y C4 es un condensador de absorción IGBT.

En las aplicaciones de nueva energía mencionadas anteriormente, los condensadores DC-Link, como dispositivo clave, son necesarios para una alta confiabilidad y una larga vida útil en sistemas de generación de energía eólica, sistemas de generación de energía fotovoltaica y sistemas de vehículos de nueva energía, por lo que su selección es particularmente importante.La siguiente es una comparación de las características de los capacitores de película y los capacitores electrolíticos y su análisis en la aplicación de capacitores DC-Link.

1. Comparación de características

1.1 Condensadores de película

Primero se introduce el principio de la tecnología de metalización de películas: se vaporiza una capa de metal suficientemente delgada sobre la superficie del medio de película delgada.En presencia de un defecto en el medio, la capa puede evaporarse y así aislar el punto defectuoso para protegerlo, un fenómeno conocido como autocuración.

La Figura 4 muestra el principio del recubrimiento de metalización, donde el medio de película delgada se trata previamente (corona o de otro modo) antes de la vaporización para que las moléculas de metal puedan adherirse a él.El metal se evapora disolviéndolo a alta temperatura al vacío (1400 ℃ a 1600 ℃ para el aluminio y 400 ℃ a 600 ℃ para el zinc) y el vapor del metal se condensa en la superficie de la película cuando se encuentra con la película enfriada (temperatura de enfriamiento de la película). -25 ℃ a -35 ℃), formando así una capa de metal.El desarrollo de la tecnología de metalización ha mejorado la rigidez dieléctrica de la película dieléctrica por unidad de espesor, y el diseño de capacitor para aplicación de pulso o descarga de tecnología seca puede alcanzar 500 V/μm, y el diseño de capacitor para aplicación de filtro de CC puede alcanzar 250 V /μm.El capacitor DC-Link pertenece a este último y, de acuerdo con IEC61071 para aplicaciones de electrónica de potencia, el capacitor puede soportar choques de voltaje más severos y puede alcanzar 2 veces el voltaje nominal.

Por lo tanto, el usuario sólo necesita considerar la tensión nominal de funcionamiento requerida para su diseño.Los condensadores de película metalizada tienen una ESR baja, lo que les permite soportar corrientes de ondulación más grandes;el ESL más bajo cumple con los requisitos de diseño de baja inductancia de los inversores y reduce el efecto de oscilación en las frecuencias de conmutación.

La calidad de la película dieléctrica, la calidad del recubrimiento de metalización, el diseño del capacitor y el proceso de fabricación determinan las características de autorreparación de los capacitores metalizados.La película dieléctrica utilizada para los condensadores DC-Link fabricados es principalmente película de OPP.

El contenido del capítulo 1.2 se publicará en el artículo de la próxima semana.