今週は、DC リンク コンデンサにおける電解コンデンサの代わりにフィルム コンデンサの使用を分析します。この記事は 2 つの部分に分かれています。

新しいエネルギー産業の発展に伴い、可変電流技術が一般的に使用されており、DC リンク コンデンサは選択の重要なデバイスの 1 つとして特に重要です。DC フィルタの DC リンク コンデンサは一般に大容量、大電流処理、高電圧などが必要です。本論文では、フィルム コンデンサと電解コンデンサの特性を比較し、関連するアプリケーションを分析することにより、高い動作電圧を必要とする回路設計において、高リップル電流 (Irms)、過電圧要件、電圧反転、高突入電流 (dV/dt)、および長寿命。メタライズド蒸着技術やフィルムコンデンサ技術の発展により、将来的には性能や価格の面からフィルムコンデンサが電解コンデンサに代わるトレンドとなるでしょう。

各国における新エネルギー関連政策の導入と新エネルギー産業の発展に伴い、この分野の関連産業の発展は新たな機会をもたらしています。そして、重要な上流関連製品産業としてのコンデンサも、新たな開発の機会を得ています。新エネルギーおよび新エネルギー車において、コンデンサは、エネルギー制御、電力管理、パワーインバータおよびコンバータの寿命を決定するDC-AC変換システムの重要なコンポーネントです。ただし、インバータでは、DC 電力が入力電源として使用され、DC リンクまたは DC サポートと呼ばれる DC バスを介してインバータに接続されます。インバータは DC リンクから高い RMS およびピーク パルス電流を受け取るため、DC リンク上に高いパルス電圧が生成され、インバータが耐えることが困難になります。したがって、DC リンクからの高パルス電流を吸収し、インバータの高パルス電圧の変動が許容範囲内に収まるのを防ぐために、DC リンク コンデンサが必要です。その一方で、インバータが DC リンク上の電圧オーバーシュートや過渡過電圧の影響を受けることも防ぎます。

新エネルギー（風力発電や太陽光発電を含む）および新エネルギー車両モーター駆動システムにおける DC リンク コンデンサの使用の概略図を図 1 および図 2 に示します。

図 1 は、風力発電コンバータの回路トポロジを示しています。C1 は DC リンク (通常はモジュールに統合されています)、C2 は IGBT 吸収、C3 は LC フィルタリング (ネット側)、C4 はローター側の DV/DT フィルタリングです。図 2 は、PV 電力コンバータ回路テクノロジーを示しています。C1 は DC フィルタリング、C2 は EMI フィルタリング、C4 は DC リンク、C6 は LC フィルタリング (グリッド側)、C3 は DC フィルタリング、C5 は IPM/IGBT 吸収です。図 3 は、新エネルギー車システムの主モーター駆動システムを示しています。C3 は DC リンク、C4 は IGBT 吸収コンデンサです。

前述の新エネルギー用途において、風力発電システムや太陽光発電システム、新エネルギー車システムなどにおいて、DC-Linkコンデンサはキーデバイスとして高信頼性と長寿命が求められ、その選定は特に重要です。以下は、DC リンク コンデンサ アプリケーションにおけるフィルム コンデンサと電解コンデンサの特性の比較とその解析です。

1.機能比較

1.1 フィルムコンデンサ

フィルムメタライゼーション技術の原理が最初に導入されます。十分に薄い金属層が薄膜メディアの表面に蒸着されます。媒体に欠陥がある場合、層は蒸発して欠陥箇所を隔離して保護することができ、これは自己修復として知られる現象です。

図 4 は、金属化コーティングの原理を示しています。この原理では、薄膜メディアは蒸発前に前処理 (コロナまたはコロナ) され、金属分子がそれに付着できるようになります。金属は真空中で高温（アルミニウムの場合は1400℃～1600℃、亜鉛の場合は400℃～600℃）で溶解して蒸発し、金属蒸気は冷却されたフィルムに接触するとフィルムの表面で凝縮します（フィルムの冷却温度） -25℃～-35℃）により金属皮膜を形成します。メタライゼーション技術の開発により、単位厚さあたりのフィルム誘電体の絶縁耐力が向上し、ドライ技術のパルスまたは放電アプリケーション用のコンデンサの設計は 500V/μm に達し、DC フィルタアプリケーション用のコンデンサの設計は 250V に達することができます。 /μm。DC リンク コンデンサは後者に属し、パワー エレクトロニクス アプリケーションの IEC61071 によれば、コンデンサはより厳しい電圧ショックに耐えることができ、定格電圧の 2 倍に達することがあります。

したがって、ユーザーは設計に必要な定格動作電圧のみを考慮する必要があります。金属化フィルムコンデンサは ESR が低いため、より大きなリップル電流に耐えることができます。ESLが低いほど、インバータの低インダクタンス設計要件を満たし、スイッチング周波数での発振の影響が軽減されます。

フィルム誘電体の品質、メタライズ コーティングの品質、コンデンサの設計、および製造プロセスによって、メタライズ コンデンサの自己修復特性が決まります。製造される DC リンク コンデンサに使用されるフィルム誘電体は、主に OPP フィルムです。

第 1.2 章の内容は来週の記事で公開されます。