Un bo cabalo merece unha boa sela! Para aproveitar ao máximo as vantaxes dos dispositivos de SiC, tamén é necesario emparellar o sistema de circuítos con condensadores axeitados. Desde o control principal da transmisión en vehículos eléctricos ata novos escenarios enerxéticos de alta potencia como os inversores fotovoltaicos, os condensadores de película están a converterse gradualmente en algo común e o mercado necesita con urxencia produtos de alto custo e rendemento.
Recentemente, Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. lanzou condensadores de película de soporte de CC, que teñen catro vantaxes excepcionais que os fan axeitados para os IGBT de sétima xeración de Infineon. Tamén axudan a abordar os desafíos de estabilidade, fiabilidade, miniaturización e custo nos sistemas SiC.
Os condensadores de película alcanzan unha penetración de case o 90 % nas aplicacións de accionamento principal. Por que os necesitan o SiC e os IGBT?
Nos últimos anos, co rápido desenvolvemento de novas industrias enerxéticas como o almacenamento de enerxía, a carga e os vehículos eléctricos (VE), a demanda de condensadores de enlace de corrente continua (DC-Link) aumentou rapidamente. En poucas palabras, os condensadores de enlace de corrente continua actúan como amortecedores nos circuítos, absorbendo correntes de pulso elevadas do extremo do bus e suavizando a tensión do bus, protexendo así os interruptores IGBT e MOSFET de SiC de correntes de pulso elevadas e impactos de tensión transitoria.
Normalmente, os condensadores electrolíticos de aluminio úsanse en aplicacións de soporte de CC. Non obstante, co aumento da tensión do bus dos vehículos de novas enerxías de 400 V a 800 V e os sistemas fotovoltaicos que se moven cara aos 1500 V e mesmo aos 2000 V, a demanda de condensadores de película está a aumentar significativamente.
Os datos mostran que, en 2022, a capacidade instalada de inversores de accionamento eléctricos baseados en condensadores de película DC-Link alcanzou os 5,1117 millóns de unidades, o que representa o 88,7 % da capacidade total instalada de controis electrónicos. Empresas líderes en control electrónico como Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec e Wiran Power empregan condensadores de película DC-Link nos seus inversores de accionamento, cunha taxa de capacidade instalada combinada de ata o 82,9 %. Isto indica que os condensadores de película substituíron os condensadores electrolíticos como a corrente principal no mercado dos accionamentos eléctricos.
Isto débese a que a resistencia máxima á tensión dos condensadores electrolíticos de aluminio é de aproximadamente 630 V. En aplicacións de alta tensión e alta potencia por riba dos 700 V, é necesario conectar varios condensadores electrolíticos en serie e paralelo para cumprir cos requisitos de uso, o que supón unha perda de enerxía adicional, custo da lista de materiais e problemas de fiabilidade.
Un artigo de investigación da Universidade de Malaisia indica que os condensadores electrolíticos úsanse normalmente na ligazón de CC dos inversores de media ponte IGBT de silicio, pero poden producirse sobretensións debido á alta resistencia en serie equivalente (ESR) dos condensadores electrolíticos. En comparación coas solucións IGBT baseadas en silicio, os MOSFET de SiC teñen frecuencias de conmutación máis altas, o que resulta en amplitudes de sobretensión máis altas na ligazón de CC dos inversores de media ponte. Isto pode levar á degradación do rendemento do dispositivo ou incluso a danos, xa que a frecuencia de resonancia dos condensadores electrolíticos é de só 4 kHz, insuficiente para absorber a ondulación de corrente dos inversores MOSFET de SiC.
Polo tanto, en aplicacións de CC con requisitos de maior fiabilidade, como os inversores de accionamento eléctrico e os inversores fotovoltaicos, adoitan elixirse condensadores de película. En comparación cos condensadores electrolíticos de aluminio, as súas vantaxes de rendemento inclúen unha maior resistencia á tensión, unha menor ESR, ausencia de polaridade, un rendemento máis estable e unha vida útil máis longa, o que permite un deseño de sistema máis fiable cunha maior resistencia á ondulación.
Ademais, o uso de condensadores de película no sistema pode aproveitar repetidamente as vantaxes de alta frecuencia e baixas perdas dos MOSFET de SiC, o que reduce significativamente o tamaño e o peso dos compoñentes pasivos (indutores, transformadores, condensadores) no sistema. Segundo a investigación de Wolfspeed, un inversor IGBT baseado en silicio de 10 kW require 22 condensadores electrolíticos de aluminio, mentres que un inversor SiC de 40 kW só necesita 8 condensadores de película, o que reduce considerablemente a área da placa de circuíto impreso.
YMIN lanza novos condensadores de película con catro grandes vantaxes para apoiar a nova industria enerxética
Para atender ás demandas urxentes do mercado, YMIN lanzou recentemente as series MDP e MDR de condensadores de película de soporte de CC. Utilizando procesos de fabricación avanzados e materiais de alta calidade, estes condensadores son perfectamente compatibles cos requisitos operativos dos MOSFET de SiC e dos IGBT baseados en silicio de líderes mundiais en semicondutores de potencia como Infineon.
Os condensadores de película das series MDP e MDR de YMIN teñen varias características notables: menor resistencia en serie equivalente (ESR), maior tensión nominal, menor corrente de fuga e maior estabilidade á temperatura.
En primeiro lugar, os condensadores de película de YMIN presentan un deseño de baixa ESR, o que reduce eficazmente a tensión durante a conmutación de MOSFET de SiC e IGBT baseados en silicio, minimizando así as perdas nos condensadores e mellorando a eficiencia xeral do sistema. Ademais, estes condensadores teñen unha tensión nominal máis alta, capaz de soportar condicións de tensión máis altas e garantir un funcionamento estable do sistema.
As series MDP e MDR de condensadores de película YMIN ofrecen rangos de capacitancia de 5uF-150uF e de 50uF-3000uF, e rangos de tensión de 350V-1500V e de 350V-2200V, respectivamente.
En segundo lugar, os condensadores de película máis recentes de YMIN teñen unha menor corrente de fuga e unha maior estabilidade á temperatura. No caso dos sistemas de control electrónico de vehículos eléctricos, que normalmente teñen unha alta potencia, a xeración de calor resultante pode afectar significativamente a vida útil e a fiabilidade dos condensadores de película. Para solucionar isto, as series MDP e MDR de YMIN incorporan materiais de alta calidade e técnicas de fabricación avanzadas para deseñar unha estrutura térmica mellorada para os condensadores. Isto garante un rendemento estable mesmo en ambientes de alta temperatura, evitando a degradación do valor do condensador ou fallos debido ao aumento da temperatura. Ademais, estes condensadores teñen unha vida útil máis longa, o que proporciona un soporte máis fiable para os sistemas electrónicos de potencia.
En terceiro lugar, os condensadores das series MDP e MDR de YMIN presentan un tamaño máis pequeno e unha maior densidade de potencia. Por exemplo, nos sistemas de accionamento eléctrico de 800 V, a tendencia é usar dispositivos de SiC para reducir o tamaño dos condensadores e outros compoñentes pasivos, promovendo así a miniaturización dos controis electrónicos. YMIN empregou unha tecnoloxía innovadora de fabricación de películas, que non só aumenta a integración e a eficiencia xeral do sistema, senón que tamén reduce o tamaño e o peso do sistema, mellorando a portabilidade e a flexibilidade dos dispositivos.
En xeral, a serie de condensadores de película DC-Link de YMIN ofrece unha mellora do 30 % na capacidade de resistencia dv/dt e un aumento do 30 % na vida útil en comparación con outros condensadores de película do mercado. Isto non só proporciona unha mellor fiabilidade para os circuítos SiC/IGBT, senón que tamén ofrece unha mellor rendibilidade, superando as barreiras de prezo na aplicación xeneralizada dos condensadores de película.
Como pioneira na industria, YMIN leva máis de 20 anos profundamente involucrada no campo dos condensadores. Os seus condensadores de alta tensión aplicáronse de forma estable en campos de gama alta como OBC a bordo, novas pilas de carga de enerxía, inversores fotovoltaicos e robots industriais durante moitos anos. Esta nova xeración de produtos de condensadores de película resolve varios desafíos no control do proceso de produción de condensadores de película e nos equipos, completou a certificación de fiabilidade con empresas líderes mundiais e logrou unha aplicación a grande escala, demostrando a fiabilidade do produto a clientes máis grandes. No futuro, YMIN aproveitará a súa acumulación técnica a longo prazo para apoiar o rápido desenvolvemento da nova industria enerxética con produtos de condensadores de alta fiabilidade e rendibles.
Para obter máis información, visitewww.ymin.cn.
Data de publicación: 07-07-2024