Šonedēļ mēs analizēsim plēves kondensatoru izmantošanu elektrolītisko kondensatoru vietā līdzstrāvas saites kondensatoros. Šis raksts būs sadalīts divās daļās.

Attīstoties jaunai enerģētikas nozarei, attiecīgi plaši tiek izmantota mainīgas strāvas tehnoloģija, un līdzstrāvas saites kondensatori ir īpaši svarīgi kā viena no galvenajām izvēlētajām ierīcēm. Līdzstrāvas saites kondensatoriem līdzstrāvas filtros parasti ir nepieciešama liela ietilpība, liela strāvas apstrāde un augsts spriegums utt. Salīdzinot plēves kondensatoru un elektrolītisko kondensatoru raksturlielumus un analizējot saistītos pielietojumus, šajā rakstā tiek secināts, ka shēmu konstrukcijās, kurām nepieciešams augsts darba spriegums, liela pulsācijas strāva (Irms), pārsprieguma prasības, sprieguma maiņa, augsta ieslēgšanas strāva (dV/dt) un ilgs kalpošanas laiks. Attīstoties metalizētas tvaiku uzklāšanas tehnoloģijai un plēves kondensatoru tehnoloģijai, plēves kondensatori kļūs par tendenci dizaineriem aizstāt elektrolītiskos kondensatorus veiktspējas un cenas ziņā nākotnē.

Ieviešot jaunas ar enerģiju saistītas politikas un attīstoties jaunai enerģētikas nozarei dažādās valstīs, saistīto nozaru attīstība šajā jomā ir pavērusi jaunas iespējas. Arī kondensatori kā būtiska augšupēja saistīto produktu nozare ir ieguvuši jaunas attīstības iespējas. Jaunās enerģijas un jaunās enerģijas transportlīdzekļos kondensatori ir galvenās sastāvdaļas enerģijas kontrolē, jaudas pārvaldībā, jaudas invertorā un līdzstrāvas-maiņstrāvas pārveidošanas sistēmās, kas nosaka pārveidotāja kalpošanas laiku. Tomēr invertorā līdzstrāva tiek izmantota kā ieejas barošanas avots, kas ir savienots ar invertoru caur līdzstrāvas kopni, ko sauc par līdzstrāvas saiti vai līdzstrāvas atbalstu. Tā kā invertors saņem augstu RMS un maksimālo impulsu strāvu no līdzstrāvas saites, tas ģenerē augstu impulsu spriegumu līdzstrāvas saitē, apgrūtinot invertoram tā izturību. Tāpēc līdzstrāvas saites kondensators ir nepieciešams, lai absorbētu augsto impulsu strāvu no līdzstrāvas saites un novērstu invertora augstās impulsu sprieguma svārstības pieņemamā diapazonā; no otras puses, tas arī novērš invertoru ietekmi uz sprieguma pārsniegšanu un īslaicīgu pārspriegumu līdzstrāvas saitē.

DC-Link kondensatoru izmantošanas shematiska diagramma jaunās enerģijas (tostarp vēja enerģijas ražošanas un fotoelektriskās enerģijas ražošanas) un jaunās enerģijas transportlīdzekļu motoru piedziņas sistēmās ir parādīta 1. un 2. attēlā.

1. attēlā redzama vēja enerģijas pārveidotāja shēmas topoloģija, kur C1 ir līdzstrāvas saite (parasti integrēta modulī), C2 ir IGBT absorbcijas kondensators, C3 ir LC filtrēšana (tīkla pusē) un C4 ir rotora puses DV/DT filtrēšana. 2. attēlā redzama PV enerģijas pārveidotāja shēmas tehnoloģija, kur C1 ir līdzstrāvas filtrēšana, C2 ir EMI filtrēšana, C4 ir līdzstrāvas saite, C6 ir LC filtrēšana (tīkla pusē), C3 ir līdzstrāvas filtrēšana un C5 ir IPM/IGBT absorbcijas kondensators. 3. attēlā redzama galvenā motora piedziņas sistēma jaunajā enerģijas transportlīdzekļa sistēmā, kur C3 ir līdzstrāvas saite un C4 ir IGBT absorbcijas kondensators.

Iepriekš minētajos jaunajos enerģijas pielietojumos līdzstrāvas saites kondensatori kā galvenā ierīce ir nepieciešami, lai nodrošinātu augstu uzticamību un ilgu kalpošanas laiku vēja enerģijas ražošanas sistēmās, fotoelektriskajās enerģijas ražošanas sistēmās un jaunās enerģijas transportlīdzekļu sistēmās, tāpēc to izvēle ir īpaši svarīga. Tālāk ir sniegts plēves kondensatoru un elektrolītisko kondensatoru raksturlielumu salīdzinājums un to analīze līdzstrāvas saites kondensatoru pielietojumā.

1. Funkciju salīdzinājums

1.1 Filmu kondensatori

Vispirms tiek ieviests plēves metalizācijas tehnoloģijas princips: uz plānās plēves materiāla virsmas tiek iztvaicēts pietiekami plāns metāla slānis. Ja vidē ir defekts, slānis spēj iztvaikot un tādējādi izolēt bojāto vietu aizsardzībai, un šī parādība ir pazīstama kā pašdziedināšanās.

4. attēlā parādīts metalizācijas pārklājuma princips, kur plānā plēves vide pirms iztvaicēšanas tiek iepriekš apstrādāta (ar koronu vai citādi), lai metāla molekulas varētu tai pielipt. Metālu iztvaicē, izšķīdinot to augstā temperatūrā vakuumā (1400 ℃ līdz 1600 ℃ alumīnijam un 400 ℃ līdz 600 ℃ cinkam), un metāla tvaiki kondensējas uz plēves virsmas, kad tie saskaras ar atdzesēto plēvi (plēves dzesēšanas temperatūra -25 ℃ līdz -35 ℃), tādējādi veidojot metāla pārklājumu. Metalizācijas tehnoloģijas attīstība ir uzlabojusi plēves dielektriķa dielektrisko izturību uz biezuma vienību, un kondensatora konstrukcija impulsa vai izlādes pielietošanai sausajā tehnoloģijā var sasniegt 500 V/µm, un kondensatora konstrukcija līdzstrāvas filtra pielietošanai var sasniegt 250 V/µm. Līdzstrāvas saites kondensators pieder pie pēdējiem, un saskaņā ar IEC61071 jaudas elektronikas lietojumprogrammām kondensators var izturēt spēcīgāku sprieguma triecienu un sasniegt 2 reizes lielāku spriegumu nekā nominālais.

Tāpēc lietotājam jāņem vērā tikai to konstrukcijai nepieciešamais nominālais darba spriegums. Metalizētiem plēves kondensatoriem ir zems ESL, kas ļauj tiem izturēt lielākas pulsācijas strāvas; zemāks ESL atbilst invertoru zemās induktivitātes konstrukcijas prasībām un samazina svārstību efektu komutācijas frekvencēs.

Plēves dielektriķa kvalitāte, metalizācijas pārklājuma kvalitāte, kondensatora konstrukcija un ražošanas process nosaka metalizēto kondensatoru pašatjaunošanās īpašības. Līdzstrāvas saites kondensatoru ražošanā izmantotais plēves dielektriķis galvenokārt ir OPP plēve.

1.2. nodaļas saturs tiks publicēts nākamās nedēļas rakstā.