Un bon cavall es mereix una bona sella! Per aprofitar al màxim els avantatges dels dispositius de SiC, també cal combinar el sistema de circuits amb condensadors adequats. Des del control principal de la tracció en vehicles elèctrics fins a nous escenaris energètics d'alta potència com els inversors fotovoltaics, els condensadors de pel·lícula s'estan convertint gradualment en la norma, i el mercat necessita urgentment productes d'alt rendiment i cost.
Recentment, Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. ha llançat condensadors de pel·lícula de suport de CC, que tenen quatre avantatges destacats que els fan adequats per als IGBT de setena generació d'Infineon. També ajuden a abordar els reptes d'estabilitat, fiabilitat, miniaturització i cost en els sistemes SiC.
Els condensadors de pel·lícula aconsegueixen una penetració de gairebé el 90% en aplicacions d'accionament principal. Per què els necessiten el SiC i l'IGBT?
En els darrers anys, amb el ràpid desenvolupament de noves indústries energètiques com l'emmagatzematge d'energia, la càrrega i els vehicles elèctrics (VE), la demanda de condensadors d'enllaç de corrent continu ha anat augmentant ràpidament. En poques paraules, els condensadors d'enllaç de corrent continu actuen com a amortidors en els circuits, absorbint corrents d'impuls elevats des de l'extrem del bus i suavitzant la tensió del bus, protegint així els interruptors IGBT i MOSFET SiC dels corrents d'impuls elevats i els impactes de tensió transitòria.
Normalment, els condensadors electrolítics d'alumini s'utilitzen en aplicacions de suport de CC. Tanmateix, amb el voltatge del bus dels vehicles de nova energia augmentant de 400V a 800V i els sistemes fotovoltaics movent-se cap a 1500V i fins i tot 2000V, la demanda de condensadors de pel·lícula està augmentant significativament.
Les dades mostren que el 2022, la capacitat instal·lada d'inversors de accionament elèctric basats en condensadors de pel·lícula DC-Link va arribar als 5,1117 milions d'unitats, cosa que representa el 88,7% de la capacitat total instal·lada de controls electrònics. Empreses líders en control electrònic com ara Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec i Wiran Power utilitzen condensadors de pel·lícula DC-Link als seus inversors de accionament, amb una relació de capacitat instal·lada combinada de fins al 82,9%. Això indica que els condensadors de pel·lícula han substituït els condensadors electrolítics com a corrent principal en el mercat dels accionaments elèctrics.
Això és degut a que la resistència màxima a la tensió dels condensadors electrolítics d'alumini és d'aproximadament 630 V. En aplicacions d'alta tensió i alta potència superiors a 700 V, cal connectar diversos condensadors electrolítics en sèrie i paral·lel per complir els requisits d'ús, cosa que comporta pèrdues d'energia addicionals, cost de la llista de materials i problemes de fiabilitat.
Un article de recerca de la Universitat de Malàisia indica que els condensadors electrolítics s'utilitzen normalment a l'enllaç de CC dels inversors de mig pont IGBT de silici, però es poden produir sobretensions a causa de l'alta resistència en sèrie equivalent (ESR) dels condensadors electrolítics. En comparació amb les solucions IGBT basades en silici, els MOSFET de SiC tenen freqüències de commutació més altes, cosa que resulta en amplituds de sobretensió més altes a l'enllaç de CC dels inversors de mig pont. Això pot provocar una degradació del rendiment del dispositiu o fins i tot danys, ja que la freqüència de ressonància dels condensadors electrolítics és de només 4 kHz, insuficient per absorbir l'ondulació de corrent dels inversors MOSFET de SiC.
Per tant, en aplicacions de corrent continu amb requisits de fiabilitat més elevats, com ara inversors d'accionament elèctric i inversors fotovoltaics, se solen triar condensadors de pel·lícula. En comparació amb els condensadors electrolítics d'alumini, els seus avantatges de rendiment inclouen una resistència a la tensió més alta, una ESR més baixa, absència de polaritat, un rendiment més estable i una vida útil més llarga, cosa que permet un disseny de sistema més fiable amb una resistència a l'ondulació més forta.
A més, l'ús de condensadors de pel·lícula en el sistema pot aprofitar repetidament els avantatges d'alta freqüència i baixa pèrdua dels MOSFET de SiC, reduint significativament la mida i el pes dels components passius (inductors, transformadors, condensadors) del sistema. Segons la investigació de Wolfspeed, un inversor IGBT basat en silici de 10 kW requereix 22 condensadors electrolítics d'alumini, mentre que un inversor de SiC de 40 kW només necessita 8 condensadors de pel·lícula, cosa que redueix considerablement l'àrea de la PCB.
YMIN llança nous condensadors de pel·lícula amb quatre grans avantatges per donar suport a la nova indústria energètica
Per fer front a les demandes urgents del mercat, YMIN ha llançat recentment les sèries MDP i MDR de condensadors de pel·lícula de suport de CC. Utilitzant processos de fabricació avançats i materials d'alta qualitat, aquests condensadors són perfectament compatibles amb els requisits de funcionament dels MOSFET de SiC i els IGBT basats en silici de líders mundials en semiconductors de potència com Infineon.
Els condensadors de pel·lícula de les sèries MDP i MDR d'YMIN tenen diverses característiques destacables: resistència en sèrie equivalent (ESR) més baixa, tensió nominal més alta, corrent de fuita més baix i estabilitat de temperatura més alta.
En primer lloc, els condensadors de pel·lícula d'YMIN presenten un disseny de baixa ESR, cosa que redueix eficaçment la tensió durant la commutació de MOSFET de SiC i IGBT basats en silici, minimitzant així les pèrdues dels condensadors i millorant l'eficiència general del sistema. A més, aquests condensadors tenen una tensió nominal més alta, capaç de suportar condicions de tensió més elevades i garantir un funcionament estable del sistema.
Les sèries MDP i MDR de condensadors de pel·lícula YMIN ofereixen rangs de capacitància de 5uF-150uF i 50uF-3000uF, i rangs de voltatge de 350V-1500V i 350V-2200V, respectivament.
En segon lloc, els condensadors de pel·lícula més recents d'YMIN tenen un corrent de fuita més baix i una major estabilitat a la temperatura. En el cas dels sistemes de control electrònic de vehicles elèctrics, que normalment tenen una potència elevada, la generació de calor resultant pot afectar significativament la vida útil i la fiabilitat dels condensadors de pel·lícula. Per solucionar-ho, les sèries MDP i MDR d'YMIN incorporen materials d'alta qualitat i tècniques de fabricació avançades per dissenyar una estructura tèrmica millorada per als condensadors. Això garanteix un rendiment estable fins i tot en entorns d'alta temperatura, evitant la degradació del valor del condensador o la fallada a causa de l'augment de temperatura. A més, aquests condensadors tenen una vida útil més llarga, proporcionant un suport més fiable per als sistemes electrònics de potència.
En tercer lloc, els condensadors de les sèries MDP i MDR d'YMIN presenten una mida més petita i una densitat de potència més alta. Per exemple, en sistemes d'accionament elèctric de 800 V, la tendència és utilitzar dispositius de SiC per reduir la mida dels condensadors i altres components passius, promovent així la miniaturització dels controls electrònics. YMIN ha emprat una tecnologia innovadora de fabricació de pel·lícules, que no només augmenta la integració i l'eficiència general del sistema, sinó que també redueix la mida i el pes del sistema, millorant la portabilitat i la flexibilitat dels dispositius.
En general, la sèrie de condensadors de pel·lícula DC-Link d'YMIN ofereix una millora del 30% en la capacitat de resistència dv/dt i un augment del 30% en la vida útil en comparació amb altres condensadors de pel·lícula del mercat. Això no només proporciona una millor fiabilitat per als circuits SiC/IGBT, sinó que també ofereix una millor rendibilitat, superant les barreres de preu en l'aplicació generalitzada dels condensadors de pel·lícula.
Com a pionera de la indústria, YMIN ha estat profundament involucrada en el camp dels condensadors durant més de 20 anys. Els seus condensadors d'alta tensió s'han aplicat de manera estable en camps d'alta gamma com ara OBC integrats, noves piles de càrrega d'energia, inversors fotovoltaics i robots industrials durant molts anys. Aquesta nova generació de productes de condensadors de pel·lícula resol diversos reptes en el control del procés i els equips de producció de condensadors de pel·lícula, ha completat la certificació de fiabilitat amb empreses líders a nivell mundial i ha aconseguit una aplicació a gran escala, demostrant la fiabilitat del producte a clients més grans. En el futur, YMIN aprofitarà la seva acumulació tècnica a llarg termini per donar suport al ràpid desenvolupament de la nova indústria energètica amb productes de condensadors d'alta fiabilitat i rendibles.
Per a més informació, visiteuwww.ymin.cn.
Data de publicació: 07-07-2024