Dobry koń zasługuje na dobre siodło! Aby w pełni wykorzystać zalety układów SiC, konieczne jest również sparowanie układu z odpowiednimi kondensatorami. Od sterowania głównym napędem w pojazdach elektrycznych po nowe, wysokowydajne rozwiązania energetyczne, takie jak falowniki fotowoltaiczne, kondensatory foliowe stopniowo zyskują na popularności, a rynek pilnie potrzebuje produktów o wysokiej wydajności i niskiej cenie.
Niedawno firma Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. wprowadziła na rynek kondensatory foliowe DC, które mają cztery wyjątkowe zalety, dzięki czemu nadają się do tranzystorów IGBT siódmej generacji firmy Infineon. Pomagają one również sprostać wyzwaniom związanym ze stabilnością, niezawodnością, miniaturyzacją i kosztami w systemach SiC.
Kondensatory foliowe osiągają prawie 90% penetracji w zastosowaniach napędu głównego. Dlaczego SiC i IGBT ich potrzebują?
W ostatnich latach, wraz z dynamicznym rozwojem nowych gałęzi przemysłu energetycznego, takich jak magazynowanie energii, ładowanie i pojazdy elektryczne (EV), zapotrzebowanie na kondensatory DC-Link gwałtownie rośnie. Mówiąc prościej, kondensatory DC-Link działają jak bufory w obwodach, absorbując wysokie prądy impulsowe z końca magistrali i wygładzając napięcie magistrali, chroniąc w ten sposób przełączniki IGBT i MOSFET SiC przed wysokimi prądami impulsowymi i przejściowymi skutkami napięcia.
Zazwyczaj aluminiowe kondensatory elektrolityczne są stosowane w układach wspomagania prądu stałego. Jednak wraz ze wzrostem napięcia w szynach zbiorczych nowych pojazdów elektrycznych z 400 V do 800 V oraz wzrostem napięcia w systemach fotowoltaicznych do 1500 V, a nawet 2000 V, zapotrzebowanie na kondensatory foliowe znacząco rośnie.
Dane pokazują, że w 2022 roku zainstalowana moc falowników napędowych z kondensatorami foliowymi DC-Link osiągnęła 5,1117 mln sztuk, co stanowiło 88,7% całkowitej zainstalowanej mocy układów sterowania elektronicznego. Wiodące firmy z branży sterowania elektronicznego, takie jak Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec i Wiran Power, stosują kondensatory foliowe DC-Link w swoich falownikach napędowych, osiągając łączny wskaźnik zainstalowanej mocy sięgający 82,9%. Oznacza to, że kondensatory foliowe zastąpiły kondensatory elektrolityczne, stając się głównym nurtem na rynku napędów elektrycznych.
Wynika to z faktu, że maksymalna rezystancja napięciowa aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych wynosi około 630 V. W zastosowaniach wysokonapięciowych i wysokomocowych powyżej 700 V, wiele kondensatorów elektrolitycznych musi być połączonych szeregowo i równolegle, aby spełnić wymagania użytkowe, co wiąże się z dodatkowymi stratami energii, kosztami materiałów i problemami z niezawodnością.
Artykuł badawczy Uniwersytetu Malezyjskiego wskazuje, że kondensatory elektrolityczne są zazwyczaj stosowane w obwodzie prądu stałego (DC) krzemowych falowników półmostkowych IGBT, jednak mogą wystąpić przepięcia z powodu wysokiej równoważnej rezystancji szeregowej (ESR) kondensatorów elektrolitycznych. W porównaniu z rozwiązaniami opartymi na krzemowych tranzystorach IGBT, tranzystory MOSFET SiC charakteryzują się wyższymi częstotliwościami przełączania, co skutkuje wyższymi amplitudami przepięć w obwodzie prądu stałego falowników półmostkowych. Może to prowadzić do pogorszenia wydajności urządzenia, a nawet jego uszkodzenia, ponieważ częstotliwość rezonansowa kondensatorów elektrolitycznych wynosi zaledwie 4 kHz, co jest niewystarczające do absorbowania tętnień prądu falowników MOSFET SiC.
Dlatego w zastosowaniach prądu stałego o wyższych wymaganiach dotyczących niezawodności, takich jak falowniki napędów elektrycznych i falowniki fotowoltaiczne, zazwyczaj wybiera się kondensatory foliowe. W porównaniu z aluminiowymi kondensatorami elektrolitycznymi, ich zalety obejmują wyższą rezystancję napięciową, niższy ESR, brak polaryzacji, większą stabilność pracy i dłuższą żywotność, co pozwala na stworzenie bardziej niezawodnej konstrukcji systemu o większej odporności na tętnienia.
Dodatkowo, zastosowanie kondensatorów foliowych w systemie pozwala wielokrotnie wykorzystać zalety tranzystorów MOSFET SiC o wysokiej częstotliwości i niskich stratach, znacząco zmniejszając rozmiar i wagę elementów pasywnych (cewek indukcyjnych, transformatorów i kondensatorów) w systemie. Według badań Wolfspeed, falownik IGBT na bazie krzemu o mocy 10 kW wymaga 22 aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych, podczas gdy falownik SiC o mocy 40 kW potrzebuje tylko 8 kondensatorów foliowych, co znacznie zmniejsza powierzchnię płytki drukowanej.
YMIN wprowadza na rynek nowe kondensatory foliowe o czterech głównych zaletach, które wspierają nowy przemysł energetyczny
Aby sprostać pilnym potrzebom rynku, firma YMIN wprowadziła niedawno na rynek serię kondensatorów foliowych DC MDP i MDR. Wykorzystując zaawansowane procesy produkcyjne i wysokiej jakości materiały, kondensatory te są idealnie kompatybilne z wymaganiami eksploatacyjnymi tranzystorów MOSFET SiC oraz tranzystorów IGBT na bazie krzemu od światowych liderów w produkcji półprzewodników mocy, takich jak Infineon.
Kondensatory foliowe serii MDP i MDR firmy YMIN charakteryzują się kilkoma godnymi uwagi cechami: niższą równoważną rezystancją szeregową (ESR), wyższym napięciem znamionowym, niższym prądem upływu i wyższą stabilnością temperaturową.
Po pierwsze, kondensatory foliowe YMIN charakteryzują się konstrukcją o niskim współczynniku ESR, co skutecznie redukuje obciążenie napięciowe podczas przełączania tranzystorów MOSFET SiC i tranzystorów IGBT na bazie krzemu, minimalizując w ten sposób straty kondensatorów i poprawiając ogólną sprawność systemu. Ponadto kondensatory te charakteryzują się wyższym napięciem znamionowym, co pozwala im wytrzymywać wyższe napięcia i zapewnia stabilną pracę systemu.
Kondensatory foliowe YMIN serii MDP i MDR oferują zakresy pojemności 5uF-150uF i 50uF-3000uF oraz zakresy napięć odpowiednio 350V-1500V i 350V-2200V.
Po drugie, najnowsze kondensatory foliowe YMIN charakteryzują się niższym prądem upływu i wyższą stabilnością temperaturową. W przypadku elektronicznych układów sterowania pojazdów elektrycznych, które zazwyczaj charakteryzują się dużą mocą, powstające ciepło może znacząco wpłynąć na żywotność i niezawodność kondensatorów foliowych. Aby temu zaradzić, seria MDP i MDR firmy YMIN wykorzystuje wysokiej jakości materiały i zaawansowane techniki produkcji, co pozwala na zaprojektowanie ulepszonej struktury termicznej kondensatorów. Zapewnia to stabilną pracę nawet w wysokich temperaturach, zapobiegając degradacji kondensatorów lub ich awariom spowodowanym wzrostem temperatury. Ponadto, kondensatory te charakteryzują się dłuższą żywotnością, zapewniając bardziej niezawodne wsparcie dla układów elektroniki mocy.
Po trzecie, kondensatory serii MDP i MDR firmy YMIN charakteryzują się mniejszym rozmiarem i wyższą gęstością mocy. Na przykład, w elektrycznych układach napędowych o napięciu 800 V, trendem jest stosowanie elementów SiC w celu zmniejszenia rozmiaru kondensatorów i innych elementów pasywnych, co sprzyja miniaturyzacji układów sterowania elektronicznego. Firma YMIN zastosowała innowacyjną technologię produkcji folii, która nie tylko zwiększa integrację i wydajność całego systemu, ale także zmniejsza jego rozmiar i wagę, zwiększając mobilność i elastyczność urządzeń.
Podsumowując, seria kondensatorów foliowych DC-Link firmy YMIN oferuje o 30% lepszą wytrzymałość dv/dt i o 30% dłuższą żywotność w porównaniu z innymi kondensatorami foliowymi dostępnymi na rynku. Zapewnia to nie tylko większą niezawodność obwodów SiC/IGBT, ale także lepszą opłacalność, pokonując bariery cenowe w powszechnym stosowaniu kondensatorów foliowych.
Jako pionier w branży, YMIN jest silnie zaangażowany w dziedzinę kondensatorów od ponad 20 lat. Jego kondensatory wysokiego napięcia od wielu lat znajdują stabilne zastosowanie w zaawansowanych zastosowaniach, takich jak pokładowe systemy OBC, stacje ładowania nowych źródeł energii, falowniki fotowoltaiczne i roboty przemysłowe. Ta nowa generacja kondensatorów foliowych rozwiązuje różnorodne problemy związane z kontrolą procesu produkcji kondensatorów foliowych i sprzętem do tego celu, uzyskała certyfikaty niezawodności od wiodących globalnych przedsiębiorstw i znalazła zastosowanie na szeroką skalę, potwierdzając niezawodność produktu u większych klientów. W przyszłości YMIN wykorzysta swoje wieloletnie doświadczenie techniczne, aby wspierać szybki rozwój nowej branży energetycznej, oferując niezawodne i ekonomiczne produkty kondensatorowe.
Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź stronęwww.ymin.cn.
Czas publikacji: 07-07-2024