Dobry koń zasługuje na dobre siodło! Aby w pełni wykorzystać zalety urządzeń SiC, konieczne jest również sparowanie układu obwodu z odpowiednimi kondensatorami. Od sterowania głównym napędem w pojazdach elektrycznych po nowe scenariusze energetyczne dużej mocy, takie jak falowniki fotowoltaiczne, kondensatory foliowe stopniowo stają się głównym nurtem, a rynek pilnie potrzebuje produktów o wysokiej wydajności kosztowej.
Niedawno firma Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. wprowadziła na rynek kondensatory foliowe wspierające prąd stały, które mają cztery wyjątkowe zalety, dzięki którym nadają się do stosowania w tranzystorach IGBT siódmej generacji firmy Infineon. Pomagają także stawić czoła wyzwaniom związanym ze stabilnością, niezawodnością, miniaturyzacją i kosztami systemów SiC.
Kondensatory foliowe osiągają prawie 90% penetracji w zastosowaniach związanych z napędem głównym. Dlaczego SiC i IGBT ich potrzebują?
W ostatnich latach, wraz z szybkim rozwojem nowych gałęzi przemysłu energetycznego, takich jak magazynowanie energii, ładowanie i pojazdy elektryczne (EV), zapotrzebowanie na kondensatory DC-Link szybko rośnie. Mówiąc najprościej, kondensatory DC-Link działają jak bufory w obwodach, pochłaniając wysokie prądy impulsowe od strony magistrali i wygładzając napięcie szyny, chroniąc w ten sposób przełączniki IGBT i SiC MOSFET przed wysokimi prądami impulsowymi i przejściowymi wpływami napięcia.
Zazwyczaj aluminiowe kondensatory elektrolityczne są używane w zastosowaniach wsparcia DC. Jednakże wraz ze wzrostem napięcia autobusów nowych pojazdów energetycznych z 400 V do 800 V i wzrostem napięcia systemów fotowoltaicznych do 1500 V, a nawet 2000 V, zapotrzebowanie na kondensatory foliowe znacznie rośnie.
Z danych wynika, że w 2022 roku moc zainstalowana falowników napędu elektrycznego bazujących na kondensatorach foliowych DC-Link osiągnęła poziom 5,1117 mln sztuk, co stanowi 88,7% całkowitej mocy zainstalowanej sterowników elektronicznych. Wiodące firmy zajmujące się sterowaniem elektronicznym, takie jak Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec i Wiran Power, stosują w swoich falownikach kondensatory foliowe DC-Link, a łączny współczynnik mocy zainstalowanej wynosi do 82,9%. Oznacza to, że kondensatory foliowe zastąpiły kondensatory elektrolityczne jako główny nurt rynku napędów elektrycznych.
Dzieje się tak, ponieważ maksymalna rezystancja napięciowa aluminiowych kondensatorów elektrolitycznych wynosi około 630 V. W zastosowaniach wysokiego napięcia i dużej mocy powyżej 700 V wiele kondensatorów elektrolitycznych musi być połączonych szeregowo i równolegle, aby spełnić wymagania użytkowania, co powoduje dodatkowe straty energii, koszty BOM i problemy z niezawodnością.
Artykuł badawczy Uniwersytetu Malezyjskiego wskazuje, że kondensatory elektrolityczne są zwykle stosowane w obwodzie prądu stałego krzemowych falowników półmostkowych IGBT, ale mogą wystąpić przepięcia napięciowe ze względu na wysoką zastępczą rezystancję szeregową (ESR) kondensatorów elektrolitycznych. W porównaniu z rozwiązaniami IGBT na bazie krzemu, tranzystory MOSFET SiC mają wyższe częstotliwości przełączania, co skutkuje wyższymi amplitudami udarów napięciowych w obwodzie prądu stałego falowników półmostkowych. Może to prowadzić do pogorszenia wydajności urządzenia lub nawet jego uszkodzenia, ponieważ częstotliwość rezonansowa kondensatorów elektrolitycznych wynosi tylko 4 kHz i jest niewystarczająca, aby pochłonąć tętnienie prądu inwerterów SiC MOSFET.
Dlatego w zastosowaniach prądu stałego o wyższych wymaganiach dotyczących niezawodności, takich jak falowniki napędu elektrycznego i falowniki fotowoltaiczne, zazwyczaj wybiera się kondensatory foliowe. W porównaniu z aluminiowymi kondensatorami elektrolitycznymi, ich zalety użytkowe obejmują wyższą rezystancję napięciową, niższą ESR, brak polaryzacji, bardziej stabilną pracę i dłuższą żywotność, umożliwiając bardziej niezawodną konstrukcję systemu z większą odpornością na tętnienia.
Ponadto zastosowanie w systemie kondensatorów foliowych może wielokrotnie wykorzystać zalety tranzystorów MOSFET SiC w zakresie wysokiej częstotliwości i niskich strat, znacznie zmniejszając rozmiar i wagę elementów pasywnych (cewki indukcyjne, transformatory, kondensatory) 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 PCB.
YMIN wprowadza na rynek nowe kondensatory foliowe z czterema głównymi zaletami w celu wsparcia nowego przemysłu energetycznego
Aby sprostać pilnym wymaganiom 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 doskonale zgodne z wymaganiami operacyjnymi tranzystorów MOSFET SiC i IGBT na bazie krzemu światowych liderów półprzewodników mocy, takich jak Infineon.
Kondensatory foliowe YMIN serii MDP i MDR mają kilka godnych uwagi cech: niższą zastępczą rezystancję szeregową (ESR), wyższe napięcie znamionowe, niższy prąd upływowy i wyższą stabilność temperaturową.
Po pierwsze, kondensatory foliowe YMIN charakteryzują się niskim poziomem ESR, skutecznie redukując naprężenia napięciowe podczas przełączania tranzystorów MOSFET SiC i IGBT na bazie krzemu, minimalizując w ten sposób straty kondensatorów i poprawiając ogólną wydajność systemu. Dodatkowo kondensatory te charakteryzują się wyższym napięciem znamionowym, są w stanie wytrzymać warunki wyższego napięcia i zapewniają stabilną pracę systemu.
Seria kondensatorów foliowych YMIN MDP i MDR oferuje zakresy pojemności odpowiednio 5 uF-150 uF i 50 uF-3000 uF oraz zakresy napięć odpowiednio 350 V-1500 V i 350 V-2200 V.
Po drugie, najnowsze kondensatory foliowe YMIN mają niższy prąd upływowy i wyższą stabilność 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 rozwiązać ten problem, serie MDP i MDR firmy YMIN wykorzystują wysokiej jakości materiały i zaawansowane techniki produkcyjne w celu zaprojektowania ulepszonej struktury termicznej kondensatorów. Zapewnia to stabilną pracę nawet w środowiskach o wysokiej temperaturze, zapobiegając degradacji wartości kondensatora lub awarii spowodowanej wzrostem temperatury. Co więcej, kondensatory te mają dłuższą żywotność, zapewniając bardziej niezawodne wsparcie dla systemów energoelektronicznych.
Po trzecie, kondensatory serii MDP i MDR firmy YMIN charakteryzują się mniejszym rozmiarem i większą gęstością mocy. Na przykład w elektrycznych układach napędowych 800 V panuje tendencja do stosowania urządzeń SiC w celu zmniejszenia rozmiaru kondensatorów i innych elementów pasywnych, promując w ten sposób miniaturyzację elektronicznych elementów sterujących. YMIN zastosował innowacyjną technologię produkcji folii, która nie tylko zwiększa ogólną integrację i wydajność systemu, ale także zmniejsza rozmiar i wagę systemu, zwiększając przenośność i elastyczność urządzeń.
Ogólnie rzecz biorąc, seria kondensatorów foliowych DC-Link firmy YMIN oferuje o 30% poprawę wytrzymywania dv/dt i 30% wzrost żywotności w porównaniu do innych kondensatorów foliowych dostępnych na rynku. Zapewnia to nie tylko większą niezawodność obwodów SiC/IGBT, ale także zapewnia lepszą opłacalność, pokonując bariery cenowe w powszechnym stosowaniu kondensatorów foliowych.
Jako pionier w branży, YMIN jest głęboko zaangażowany w dziedzinę kondensatorów od ponad 20 lat. Jej kondensatory wysokonapięciowe są od wielu lat stabilnie stosowane w zaawansowanych dziedzinach, takich jak pokładowe OBC, nowe stosy ładowania energii, falowniki fotowoltaiczne i roboty przemysłowe. Ta nowa generacja kondensatorów foliowych rozwiązuje różne wyzwania związane z kontrolą procesu produkcji kondensatorów foliowych i sprzętem, uzyskała certyfikat niezawodności od wiodących światowych przedsiębiorstw i osiągnęła zastosowanie na dużą skalę, potwierdzając niezawodność produktu większym klientom. W przyszłości YMIN wykorzysta swoją długoterminową akumulację techniczną, aby wspierać szybki rozwój nowego przemysłu energetycznego dzięki niezawodnym i opłacalnym produktom kondensatorowym.
Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź stronęwww.ymin.cn.
Czas publikacji: 7 lipca 2024 r