Aplikační analýza filmových kondenzátorů nahrazujících elektrolytické kondenzátory v DC-link kondenzátorech

S rychlým rozvojem nového energetického průmyslu byla technologie přeměny energie široce aplikována v polích, jako je větrná energie, fotovoltaická výroba energie a nová energetická vozidla. Jako klíčová součást v těchto systémech má výkon kondenzátorů DC-Link přímo ovlivňování spolehlivosti a životnosti celého systému. Tradičně byly elektrolytické kondenzátory široce používány kvůli jejich nižším nákladům, ale jejich omezení ve vysokopěťových, vysokých a dlouhodobých scénářích se stále více objevuje. Naproti tomu filmové kondenzátory s jejich vynikajícím výkonem se objevují jako ideální alternativa.

Porovnání výkonu

Filmové kondenzátory využívají metalizovanou depoziční technologii, kde je kovová vrstva odpařena na dielektrikum filmu k dosažení samoléčivých vlastností, izolaci defektů a zvyšování spolehlivosti. Vykazují vysokou dielektrickou pevnost (až 250 V/um pro filtrování stejnosměrného proudu), vydrží napěťové přepětí až dvojnásobnou hodnotu a mají nízkou ESR (obvykle pod 10 mΩ) a nízkou ESL, což je vhodných pro vysoký zvlněný proud (IRM) a aplikace DV/DT. Kromě toho jsou filmové kondenzátory nepolarizované, tolerantní k zpětnému napětí a nabízejí životnost přesahující 15 let bez častého výměny.

Elektrolytické kondenzátory se spoléhají na dielektriku oxidu hlinitého a kapalné elektrolyty. Jejich dielektrická síla je relativně nízká (asi 0,07 V/Á), s maximálním pracovním napětím obvykle omezeným na 450 V. Vyšší napětí vyžadují spojení série spolu s dalšími rezistory a diodami, aby se vyvážilo napětí a zabránilo zpětnému zhroucení. Jejich vyšší ESR omezuje manipulaci s proudem zvlnění (kolem 20 mA/µF) a těkavý elektrolyt zkracuje jejich životnost, což vyžaduje pravidelnou údržbu v nových energetických aplikacích.

Výhody aplikace

Například v nových energetických vozidlech musí kondenzátory DC-Link zpracovat pracovní napětí 330VDC a 150 affektů zvlnění. Filmové kondenzátory splňují tyto požadavky bez námahy, zatímco elektrolytické kondenzátory vyžadují více paralelních jednotek, zvyšování složitosti a velikosti systému. Ve scénářích přepětí (např. Železniční tranzit) mohou filmové kondenzátory vydržet okamžité přepětí 2UN, zatímco elektrolytické kondenzátory tolerují pouze 1,2UN, což vyžaduje více sériových jednotek a snižování spolehlivosti.

Závěr

Díky pokroku v technologii metalizace a snižování nákladů vykazují filmové kondenzátory významné výhody ve vysokých napětích, vysokých zvlněných proudech a dlouhých životních aplikacích. Jejich kompaktní návrhy (např. Integrované přípojnice) dále snižují bloudí indukčnost a zlepšují účinnost systému. V novém energetickém sektoru se tedy nahrazení elektrolytických kondenzátorů filmovými kondenzátory stalo nevratným trendem.