Sel nädalal analüüsime kilekondensaatorite kasutamist elektrolüütkondensaatorite asemel alalislülituskondensaatorites.See artikkel jaguneb kaheks osaks.

Uue energiatööstuse arenedes kasutatakse vastavalt muutuva vooluga tehnoloogiat ja DC-Link kondensaatorid on eriti olulised kui üks peamisi valikuseadmeid.Alalisvoolufiltrite DC-Link kondensaatorid nõuavad üldiselt suurt võimsust, suure voolu töötlemist ja kõrget pinget jne. Võrreldes kilekondensaatorite ja elektrolüütkondensaatorite omadusi ning analüüsides nendega seotud rakendusi, jõutakse käesolevas artiklis järeldusele, et kõrget tööpinget nõudvate vooluahelate puhul kõrge pulsatsioonivool (Irms), ülepingenõuded, pinge ümberpööramine, kõrge tõmbevool (dV/dt) ja pikk kasutusiga.Metalliseeritud aurustamise-sadestamise tehnoloogia ja kilekondensaatoritehnoloogia arenedes muutuvad kilekondensaatorid tulevikus disainerite jaoks suundumuseks asendada elektrolüütkondensaatorid jõudluse ja hinna osas.

Uute energiaalaste poliitikate kasutuselevõtuga ja uue energiatööstuse arenguga erinevates riikides on seotud tööstusharude areng selles valdkonnas toonud uusi võimalusi.Kondensaatorid kui olulised eelnevad seotud tootetööstused on samuti saanud uusi arendusvõimalusi.Uutes energia- ja uutes energiasõidukites on kondensaatorid energiajuhtimise, toitehalduse, toiteinverteri ja DC-AC muundussüsteemide põhikomponendid, mis määravad muunduri eluea.Inverteris kasutatakse aga sisendtoiteallikana alalisvoolu, mis on ühendatud inverteriga läbi alalisvoolu siini, mida nimetatakse DC-Link või DC-toeks.Kuna inverter saab DC-Linkilt kõrged RMS-i ja tippimpulsside voolud, tekitab see alalisvoolulülile kõrge impulsipinge, mis muudab muunduri jaoks raskeks vastu pidada.Seetõttu on vaja DC-Link kondensaatorit, et neelata alalisvoolu lingilt tuleva kõrge impulssvool ja vältida inverteri kõrge impulsi pinge kõikumist vastuvõetavas vahemikus;teisest küljest hoiab see ära ka DC-Linki pinge ületamise ja mööduva ülepinge mõju inverteritele.

Joonistel 1 ja 2 on kujutatud DC-Link kondensaatorite kasutamise skemaatiline diagramm uues energias (sealhulgas tuuleenergia ja fotogalvaanilise elektritootmises) ja uute energiasõidukite mootoriajamisüsteemides.

Joonis 1 näitab tuuleenergia muunduri ahela topoloogiat, kus C1 on DC-Link (üldiselt integreeritud moodulisse), C2 on IGBT neeldumine, C3 on LC-filtreerimine (võrgu pool) ja C4 rootoripoolne DV/DT-filtreerimine.Joonisel 2 on näidatud PV võimsusmuunduri ahela tehnoloogia, kus C1 on alalisvoolu filtreerimine, C2 on EMI filtreerimine, C4 on DC-Link, C6 on LC filtreerimine (võrgu pool), C3 on alalisvoolu filtreerimine ja C5 on IPM/IGBT neeldumine.Joonisel 3 on kujutatud uue energiasõidukite süsteemi põhimootori ajamisüsteem, kus C3 on DC-Link ja C4 on IGBT neeldumiskondensaator.

Ülalmainitud uutes energiarakendustes on DC-Link kondensaatorid võtmeseadmena vajalikud kõrge töökindluse ja pika eluea tagamiseks tuuleenergia tootmissüsteemides, fotogalvaanilistes elektritootmissüsteemides ja uutes energiasõidukite süsteemides, mistõttu on nende valik eriti oluline.Järgnevalt on toodud kilekondensaatorite ja elektrolüütkondensaatorite omaduste võrdlus ning nende analüüs DC-Link kondensaatorite rakenduses.

1. Funktsioonide võrdlus

1.1 Kilekondensaatorid

Esmalt tutvustatakse kilemetalliseerimise tehnoloogia põhimõtet: õhukese kilekandja pinnale aurustatakse piisavalt õhuke metallikiht.Söötme defekti olemasolul suudab kiht aurustuda ja seega isoleerida defektse koha kaitseks. Seda nähtust nimetatakse iseparanemiseks.

Joonisel 4 on kujutatud metalliseeritud katmise põhimõte, kus õhukeset kilematerjali eeltöödeldakse (koroon või muul viisil) enne aurustamist, et metallimolekulid saaksid sellele kleepuda.Metall aurustatakse lahustamisel kõrgel temperatuuril vaakumis (1400 ℃ kuni 1600 ℃ alumiiniumi ja 400 ℃ kuni 600 ℃ tsingi puhul) ning metalliaur kondenseerub kile pinnale, kui see kohtub jahutatud kilega (kile jahutustemperatuur). -25 ℃ kuni -35 ℃), moodustades seega metallkatte.Metalliseerimistehnoloogia arendamine on parandanud kile dielektriku dielektrilist tugevust ühiku paksuse kohta ning kuivtehnoloogia impulss- või tühjenduskondensaatori konstruktsioon võib ulatuda 500 V / µm ja alalisvoolufiltri rakendamiseks mõeldud kondensaatori konstruktsioon võib ulatuda 250 V-ni. /µm.DC-Link kondensaator kuulub viimase hulka ja vastavalt IEC61071-le jõuelektroonika rakenduste kondensaator talub tugevamat pingelööki ja võib ulatuda 2-kordse nimipingeni.

Seetõttu peab kasutaja arvestama ainult nende projekteerimiseks vajaliku nimitööpingega.Metalliseeritud kilekondensaatoritel on madal ESR, mis võimaldab neil taluda suuremaid pulsatsioonivoolusid;madalam ESL vastab inverterite madala induktiivsuse konstruktsiooninõuetele ja vähendab võnkeefekti lülitussagedustel.

Kile dielektriku kvaliteet, metalliseeritud katte kvaliteet, kondensaatori konstruktsioon ja tootmisprotsess määravad metalliseeritud kondensaatorite iseparanemisomadused.Valmistatud DC-Link kondensaatorite kile dielektrik on peamiselt OPP-kile.

Peatüki 1.2 sisu avaldatakse järgmise nädala artiklis.