Esta semana vamos analisar o uso de capacitores de filme em vez de capacitores eletrolíticos em capacitores de barramento CC.Este artigo será dividido em duas partes.

Com o desenvolvimento da nova indústria de energia, a tecnologia de corrente variável é comumente usada em conformidade, e os capacitores DC-Link são particularmente importantes como um dos principais dispositivos para seleção.Os capacitores DC-Link em filtros DC geralmente requerem grande capacidade, processamento de alta corrente e alta tensão, etc. Comparando as características de capacitores de filme e capacitores eletrolíticos e analisando as aplicações relacionadas, este artigo conclui que em projetos de circuitos que exigem alta tensão operacional, alta corrente de ondulação (Irms), requisitos de sobretensão, reversão de tensão, alta corrente de partida (dV/dt) e longa vida útil.Com o desenvolvimento da tecnologia de deposição de vapor metalizado e da tecnologia de capacitores de filme, os capacitores de filme se tornarão uma tendência para os designers substituirem os capacitores eletrolíticos em termos de desempenho e preço no futuro.

Com a introdução de novas políticas relacionadas com a energia e o desenvolvimento de novas indústrias energéticas em vários países, o desenvolvimento de indústrias relacionadas neste domínio trouxe novas oportunidades.E os capacitores, como uma indústria essencial de produtos relacionados ao upstream, também ganharam novas oportunidades de desenvolvimento.Em veículos de energia nova e de energia nova, os capacitores são componentes-chave no controle de energia, gerenciamento de energia, inversor de energia e sistemas de conversão DC-AC que determinam a vida útil do conversor.Porém, no inversor, a energia CC é utilizada como fonte de alimentação de entrada, que é conectada ao inversor por meio de um barramento CC, denominado DC-Link ou suporte CC.Como o inversor recebe altas correntes de pulso RMS e de pico do link CC, ele gera alta tensão de pulso no link CC, dificultando a resistência do inversor.Portanto, o capacitor do link CC é necessário para absorver a alta corrente de pulso do link CC e evitar que a alta flutuação da tensão de pulso do inversor esteja dentro da faixa aceitável;por outro lado, também evita que os inversores sejam afetados por sobretensão de tensão e sobretensão transitória no Link CC.

O diagrama esquemático do uso de capacitores DC-Link em novas energias (incluindo geração de energia eólica e geração de energia fotovoltaica) e sistemas de acionamento motorizado de veículos de novas energias é mostrado nas Figuras 1 e 2.

A Figura 1 mostra a topologia do circuito conversor de energia eólica, onde C1 é DC-Link (geralmente integrado ao módulo), C2 é absorção IGBT, C3 é filtragem LC (lado da rede) e C4 filtragem DV/DT do lado do rotor.A Figura 2 mostra a tecnologia do circuito conversor de energia fotovoltaica, onde C1 é filtragem DC, C2 é filtragem EMI, C4 é DC-Link, C6 é filtragem LC (lado da rede), C3 é filtragem DC e C5 é absorção IPM/IGBT.A Figura 3 mostra o sistema de acionamento do motor principal no novo sistema de veículo de energia, onde C3 é DC-Link e C4 é o capacitor de absorção IGBT.

Nas novas aplicações de energia acima mencionadas, os condensadores DC-Link, como um dispositivo chave, são necessários para uma elevada fiabilidade e longa vida útil em sistemas de geração de energia eólica, sistemas de geração de energia fotovoltaica e novos sistemas de veículos de energia, pelo que a sua selecção é particularmente importante.A seguir está uma comparação das características de capacitores de filme e capacitores eletrolíticos e sua análise na aplicação de capacitores DC-Link.

1. Comparação de recursos

1.1 Capacitores de filme

O princípio da tecnologia de metalização de filme é introduzido pela primeira vez: uma camada de metal suficientemente fina é vaporizada na superfície do filme fino.Na presença de defeito no meio, a camada consegue evaporar e assim isolar o ponto defeituoso para proteção, fenômeno conhecido como autocura.

A Figura 4 mostra o princípio do revestimento de metalização, onde o meio de filme fino é pré-tratado (corona ou caso contrário) antes da vaporização para que as moléculas metálicas possam aderir a ele.O metal é evaporado dissolvendo-se em alta temperatura sob vácuo (1400 ℃ a 1600 ℃ para alumínio e 400 ℃ a 600 ℃ para zinco), e o vapor de metal condensou na superfície do filme quando encontra o filme resfriado (temperatura de resfriamento do filme -25℃ a -35℃), formando assim um revestimento metálico.O desenvolvimento da tecnologia de metalização melhorou a rigidez dielétrica do dielétrico do filme por unidade de espessura, e o projeto do capacitor para aplicação de pulso ou descarga da tecnologia seca pode atingir 500V/µm, e o projeto do capacitor para aplicação de filtro DC pode atingir 250V /µm.O capacitor DC-Link pertence a este último e, de acordo com IEC61071 para aplicação em eletrônica de potência, o capacitor pode suportar choques de tensão mais severos e pode atingir 2 vezes a tensão nominal.

Portanto, o usuário só precisa considerar a tensão nominal de operação necessária para seu projeto.Os capacitores de filme metalizado têm um ESR baixo, o que lhes permite suportar correntes de ondulação maiores;o ESL mais baixo atende aos requisitos de projeto de baixa indutância dos inversores e reduz o efeito de oscilação nas frequências de chaveamento.

A qualidade do dielétrico do filme, a qualidade do revestimento de metalização, o design do capacitor e o processo de fabricação determinam as características de autocura dos capacitores metalizados.O dielétrico de filme usado para capacitores DC-Link fabricados é principalmente filme OPP.

O conteúdo do capítulo 1.2 será publicado no artigo da próxima semana.