Analiza zastosowania kondensatorów folii zastępująca kondensatory elektrolityczne w kondensatorach DC-Link

Wraz z szybkim rozwojem nowego przemysłu energetycznego technologia konwersji energii była szeroko stosowana w dziedzinach takich jak energia wiatrowa, wytwarzanie energii fotowoltaicznej i nowe pojazdy energetyczne. Jako kluczowy element tych systemów wydajność kondensatorów DC-Link bezpośrednio wpływa na niezawodność i żywotność całego systemu. Tradycyjnie kondensatory elektrolityczne były szeroko stosowane ze względu na ich niższe koszty, ale ich ograniczenia w scenariuszach wysokiego napięcia, wysokiego prądu i długotrwałe stają się coraz bardziej widoczne. Natomiast kondensatory filmowe, z ich doskonałym występem, stają się idealną alternatywą.

Porównanie wydajności

Kondensatory filmowe wykorzystują metalizowaną technologię osadzania, w której warstwa metalowa jest odparowana na dielektryk filmowy w celu uzyskania właściwości samozaprawiania, izolowania defektów i zwiększania niezawodności. Wykazują one wysoką wytrzymałość dielektryczną (do 250 V/µm do filtrowania DC), mogą wytrzymać wzrost napięcia do dwukrotności wartości znamionowej i mają niski ESR (zwykle poniżej 10MΩ) i niski ESL, dzięki czemu są odpowiednie do zastosowań o wysokim prądzie (IRMS) i wysokich DV/DT. Ponadto kondensatory folii są niepolaryzowane, tolerancyjne dla napięcia wstecznego i oferują żywotność przekraczającą 15 lat bez częstych zamienników.

Kondensatory elektrolityczne polegają na dielektrykach tlenku aluminium i elektrolitach ciekłych. Ich wytrzymałość dielektryczna jest stosunkowo niska (około 0,07 V/Å), z maksymalnym napięciem roboczym zwykle ograniczonym do 450 V. Wyższe napięcia wymagają połączeń szeregowych, wraz z dodatkowymi rezystorami i diodami w celu zrównoważenia napięcia i zapobiegania awarii odwrotnej. Ich wyższe granice ESR przeładunki prądu tętnią (około 20 mA/µF), a lotny elektrolit skraca ich żywotność, wymagając regularnego konserwacji nowych zastosowań energii.

Zalety aplikacji

Na przykład w nowych pojazdach energetycznych kondensatory DC-Link muszą obsługiwać napięcie robocze 330VDC i prąd Ripple 150arms. Kondensatory filmowe spełniają te wymagania bez wysiłku, podczas gdy kondensatory elektrolityczne wymagają wielu równoległych jednostek, zwiększając złożoność i rozmiar systemu. W scenariuszach przepięcia (np. Tranzytu kolejowego) kondensatory folii mogą znosić natychmiastowe przepięcie 2UN, podczas gdy kondensatory elektrolityczne tolerują tylko 1,2UN, wymagając większej liczby jednostek serii i zmniejszania niezawodności.

Wniosek

Dzięki postępom technologii metalizacji i redukcji kosztów kondensatory folii wykazują znaczące zalety w zastosowaniach o wysokim napięciu, prądu o wysokim falum i długim okresie życia. Ich kompaktowe projekty (np. Zintegrowane szynki) dodatkowo zmniejszają bezpłatną indukcyjność i poprawia wydajność systemu. Zatem w nowym sektorze energetycznym zastąpienie kondensatorów elektrolitycznych kondensatorami filmowymi stało się nieodwracalnym trendem.