این هفته قصد داریم استفاده از خازن های فیلم را به جای خازن های الکترولیتی در خازن های DC-link تحلیل کنیم.این مقاله به دو بخش تقسیم خواهد شد.

با توسعه صنعت انرژی های جدید، معمولاً از فناوری جریان متغیر استفاده می شود و خازن های DC-Link به عنوان یکی از ابزارهای کلیدی برای انتخاب اهمیت ویژه ای دارند.خازن‌های DC-Link در فیلترهای DC عموماً به ظرفیت زیاد، پردازش جریان بالا و ولتاژ بالا و غیره نیاز دارند. جریان موج دار بالا (IRMS)، نیاز به اضافه ولتاژ، برگشت ولتاژ، جریان هجومی بالا (dV/dt) و عمر طولانی.با توسعه فن آوری رسوب بخار متالیز شده و فناوری خازن فیلم، خازن های فیلم تبدیل به یک روند برای طراحان خواهد شد تا در آینده از نظر عملکرد و قیمت جایگزین خازن های الکترولیتی شوند.

با ارائه سیاست های جدید مرتبط با انرژی و توسعه صنعت انرژی های نو در کشورهای مختلف، توسعه صنایع مرتبط در این زمینه فرصت های جدیدی را به ارمغان آورده است.و خازن ها به عنوان یک صنعت محصول مرتبط با بالادست ضروری، فرصت های توسعه جدیدی را نیز به دست آورده اند.در خودروهای انرژی نو و انرژی جدید، خازن ها اجزای کلیدی در کنترل انرژی، مدیریت توان، اینورتر برق و سیستم های تبدیل DC-AC هستند که عمر مبدل را تعیین می کنند.اما در اینورتر از برق DC به عنوان منبع برق ورودی استفاده می شود که از طریق یک باس DC به اینورتر متصل می شود که به آن DC-Link یا پشتیبانی DC می گویند.از آنجایی که اینورتر RMS بالا و جریان های پالس پیک را از DC-Link دریافت می کند، ولتاژ پالس بالایی روی DC-Link ایجاد می کند و مقاومت اینورتر را دشوار می کند.بنابراین، خازن DC-Link برای جذب جریان پالس بالا از DC-Link و جلوگیری از نوسانات ولتاژ پالس بالای اینورتر در محدوده قابل قبول مورد نیاز است.از طرف دیگر، از تحت تاثیر قرار گرفتن اینورترها توسط اضافه ولتاژ و اضافه ولتاژ گذرا در DC-Link نیز جلوگیری می کند.

نمودار شماتیک استفاده از خازن های DC-Link در انرژی های جدید (شامل تولید برق بادی و تولید برق فتوولتائیک) و سیستم های محرک موتور خودروهای انرژی جدید در شکل های 1 و 2 نشان داده شده است.

شکل 1 توپولوژی مدار مبدل برق باد را نشان می دهد، که در آن C1 DC-Link است (به طور کلی با ماژول ادغام شده است)، C2 جذب IGBT، C3 فیلتر LC (سمت خالص)، و C4 فیلتر DV/DT سمت روتور است.شکل 2 فناوری مدار مبدل برق PV را نشان می دهد، که در آن C1 فیلتر DC، C2 فیلتر EMI، C4 فیلتر DC-Link، C6 فیلتر LC (سمت شبکه)، C3 فیلتر DC و C5 جذب IPM/IGBT است.شکل 3 سیستم محرک موتور اصلی را در سیستم خودروی انرژی جدید نشان می دهد که در آن C3 DC-Link و C4 خازن جذب IGBT است.

در کاربردهای انرژی جدید ذکر شده در بالا، خازن های DC-Link به عنوان یک دستگاه کلیدی، برای اطمینان بالا و عمر طولانی در سیستم های تولید برق بادی، سیستم های تولید برق فتوولتائیک و سیستم های خودروهای انرژی جدید مورد نیاز هستند، بنابراین انتخاب آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است.در ادامه به مقایسه ویژگی های خازن های فیلم و خازن های الکترولیتی و آنالیز آنها در کاربرد خازن DC-Link پرداخته شده است.

1. مقایسه ویژگی

1.1 خازن های فیلم

اصل فناوری متالیزاسیون فیلم برای اولین بار معرفی می شود: یک لایه به اندازه کافی نازک از فلز بر روی سطح رسانه فیلم نازک تبخیر می شود.در صورت وجود نقص در محیط، لایه قادر به تبخیر و در نتیجه جداسازی نقطه معیوب برای محافظت است، پدیده ای که به عنوان خود ترمیم شناخته می شود.

شکل 4 اصل پوشش متالیزاسیون را نشان می دهد، جایی که محیط لایه نازک قبل از تبخیر پیش تصفیه می شود (تاج در غیر این صورت) تا مولکول های فلزی بتوانند به آن بچسبند.این فلز با حل شدن در دمای بالا در خلاء (1400 تا 1600 درجه برای آلومینیوم و 400 تا 600 درجه برای روی) تبخیر می شود و بخار فلز در هنگام برخورد با فیلم خنک شده (دمای خنک کننده فیلم) روی سطح فیلم متراکم می شود. -25 تا -35 درجه سانتیگراد)، بنابراین یک پوشش فلزی تشکیل می شود.توسعه فناوری متالیزاسیون باعث بهبود استحکام دی الکتریک دی الکتریک فیلم در واحد ضخامت شده است و طراحی خازن برای کاربرد پالس یا تخلیه فناوری خشک می تواند به 500V/μm برسد و طراحی خازن برای کاربرد فیلتر DC می تواند به 250V برسد. /µm.خازن DC-Link متعلق به دومی است و با توجه به IEC61071 برای کاربرد الکترونیک قدرت خازن می تواند شوک ولتاژ شدیدتری را تحمل کند و می تواند به 2 برابر ولتاژ نامی برسد.

بنابراین، کاربر فقط باید ولتاژ نامی کاری مورد نیاز برای طراحی خود را در نظر بگیرد.خازن های فیلم متالیزه دارای ESR پایینی هستند که به آنها اجازه می دهد در برابر جریان های موج دار بزرگتر مقاومت کنند.ESL کمتر الزامات طراحی اندوکتانس پایین اینورترها را برآورده می کند و اثر نوسان در فرکانس های سوئیچینگ را کاهش می دهد.

کیفیت دی الکتریک فیلم، کیفیت پوشش متالیزاسیون، طراحی خازن و فرآیند ساخت، ویژگی های خود ترمیمی خازن های متالیز شده را تعیین می کند.دی الکتریک فیلم مورد استفاده برای خازن های DC-Link تولید شده عمدتاً فیلم OPP است.

محتوای فصل 1.2 در مقاله هفته آینده منتشر خواهد شد.