Esta semana imos analizar o uso de condensadores de película en lugar de condensadores electrolíticos en condensadores de enlace de CC. Este artigo dividirase en dúas partes.

Co desenvolvemento da nova industria enerxética, a tecnoloxía de corrente variable úsase habitualmente en consecuencia, e os condensadores de enlace de corrente continua son particularmente importantes como un dos dispositivos clave para a selección. Os condensadores de enlace de corrente continua nos filtros de corrente continua xeralmente requiren gran capacidade, procesamento de alta corrente e alta tensión, etc. Ao comparar as características dos condensadores de película e os condensadores electrolíticos e analizar as aplicacións relacionadas, este artigo conclúe que nos deseños de circuítos que requiren alta tensión de funcionamento, alta corrente de ondulación (Irms), requisitos de sobretensión, inversión de tensión, alta corrente de entrada (dV/dt) e longa vida útil. Co desenvolvemento da tecnoloxía de deposición de vapor metalizado e a tecnoloxía de condensadores de película, os condensadores de película converteranse nunha tendencia para que os deseñadores substitúan os condensadores electrolíticos en termos de rendemento e prezo no futuro.

Coa introdución de novas políticas relacionadas coa enerxía e o desenvolvemento dunha nova industria enerxética en varios países, o desenvolvemento de industrias relacionadas neste campo trouxo novas oportunidades. E os condensadores, como unha industria esencial de produtos relacionados augas arriba, tamén gañaron novas oportunidades de desenvolvemento. Nas novas enerxías e nos vehículos de novas enerxías, os condensadores son compoñentes clave no control de enerxía, a xestión de enerxía, o inversor de potencia e os sistemas de conversión CC-CA que determinan a vida útil do conversor. Non obstante, no inversor, a enerxía CC utilízase como fonte de alimentación de entrada, que se conecta ao inversor a través dun bus CC, que se denomina DC-Link ou soporte CC. Dado que o inversor recibe correntes de pulso RMS e pico elevadas do DC-Link, xera unha alta tensión de pulso no DC-Link, o que dificulta que o inversor o soporte. Polo tanto, o condensador DC-Link é necesario para absorber a alta corrente de pulso do DC-Link e evitar que a alta flutuación da tensión de pulso do inversor estea dentro do rango aceptable; por outra banda, tamén evita que os inversores se vexan afectados pola sobrecarga de tensión e a sobrecarga transitoria no DC-Link.

O diagrama esquemático do uso de condensadores de enlace de corrente continua en novas enerxías (incluídas a xeración de enerxía eólica e fotovoltaica) e sistemas de accionamento de motores de vehículos de novas enerxías móstranse nas figuras 1 e 2.

A figura 1 mostra a topoloxía do circuíto do conversor de enerxía eólica, onde C1 é a conexión CC (xeralmente integrada no módulo), C2 é a absorción IGBT, C3 é o filtrado LC (lado da rede) e C4 é o filtrado DV/DT do lado do rotor. A figura 2 mostra a tecnoloxía do circuíto do conversor de enerxía fotovoltaica, onde C1 é o filtrado CC, C2 é o filtrado EMI, C4 é a conexión CC, C6 é o filtrado LC (lado da rede), C3 é o filtrado CC e C5 é a absorción IPM/IGBT. A figura 3 mostra o sistema de accionamento do motor principal no novo sistema de vehículo enerxético, onde C3 é a conexión CC e C4 é o condensador de absorción IGBT.

Nas aplicacións de novas enerxías mencionadas anteriormente, os condensadores de enlace de corrente continua, como dispositivo clave, son necesarios para unha alta fiabilidade e unha longa vida útil nos sistemas de xeración de enerxía eólica, nos sistemas de xeración de enerxía fotovoltaica e nos sistemas de vehículos de nova enerxía, polo que a súa selección é especialmente importante. A continuación, preséntase unha comparación das características dos condensadores de película e dos condensadores electrolíticos e a súa análise na aplicación de condensadores de enlace de corrente continua.

1. Comparación de características

1.1 Condensadores de película

Introdúcese por primeira vez o principio da tecnoloxía de metalización de películas: unha capa de metal suficientemente fina vaporízase sobre a superficie do medio de película fina. En presenza dun defecto no medio, a capa é capaz de evaporarse e, polo tanto, illar o punto defectuoso para a súa protección, un fenómeno coñecido como autorreparación.

A figura 4 mostra o principio do revestimento de metalización, onde o medio de película fina é pretratado (corona ou non) antes da vaporización para que as moléculas metálicas poidan adherirse a el. O metal evapórase disolvéndose a alta temperatura baixo baleiro (1400 ℃ a 1600 ℃ para aluminio e 400 ℃ a 600 ℃ para zinc), e o vapor metálico condénsase na superficie da película cando se atopa coa película arrefriada (temperatura de arrefriamento da película -25 ℃ a -35 ℃), formando así un revestimento metálico. O desenvolvemento da tecnoloxía de metalización mellorou a resistencia dieléctrica do dieléctrico da película por unidade de grosor, e o deseño de condensadores para aplicacións de pulso ou descarga de tecnoloxía seca pode alcanzar os 500 V/µm, e o deseño de condensadores para aplicacións de filtro de CC pode alcanzar os 250 V/µm. O condensador de enlace de CC pertence a este último grupo e, segundo a norma IEC61071 para aplicacións de electrónica de potencia, o condensador pode soportar choques de tensión máis severos e pode alcanzar o dobre da tensión nominal.

Polo tanto, o usuario só precisa ter en conta a tensión nominal de funcionamento requirida para o seu deseño. Os condensadores de película metalizada teñen unha ESR baixa, o que lles permite soportar correntes de ondulación maiores; a ESL máis baixa cumpre cos requisitos de deseño de baixa inductancia dos inversores e reduce o efecto de oscilación nas frecuencias de conmutación.

A calidade do dieléctrico da película, a calidade do revestimento de metalización, o deseño do condensador e o proceso de fabricación determinan as características de autorreparación dos condensadores metalizados. O dieléctrico da película empregado para os condensadores de enlace de corrente continua fabricados é principalmente película OPP.

O contido do capítulo 1.2 publicarase no artigo da semana que vén.