Šią savaitę analizuosime plėvelinių kondensatorių naudojimą vietoj elektrolitinių kondensatorių nuolatinės srovės jungties kondensatoriuose. Šis straipsnis bus padalintas į dvi dalis.

Tobulėjant naujai energetikos pramonei, dažniausiai naudojama kintamos srovės technologija, o nuolatinės srovės jungties kondensatoriai yra ypač svarbūs kaip vienas iš pagrindinių pasirenkamų įrenginių. Nuolatinės srovės filtruose naudojamiems nuolatinės srovės jungties kondensatoriams paprastai reikalinga didelė talpa, didelis srovės apdorojimas ir aukšta įtampa ir kt. Palyginus plėvelinių ir elektrolitinių kondensatorių charakteristikas ir išanalizavus susijusias taikymo sritis, šiame straipsnyje daroma išvada, kad grandinių konstrukcijose, kurioms reikalinga didelė darbinė įtampa, didelė pulsacijos srovė (Irms), viršįtampio reikalavimai, įtampos perkrova, didelė įjungimo srovė (dV/dt) ir ilgas tarnavimo laikas. Tobulėjant metalizuoto garinimo technologijai ir plėvelinių kondensatorių technologijai, plėveliniai kondensatoriai ateityje taps tendencija, kai dizaineriai pakeis elektrolitinius kondensatorius dėl jų našumo ir kainos.

Įdiegus naują su energetika susijusią politiką ir įvairiose šalyse vystantis naujai energetikos pramonei, susijusių pramonės šakų plėtra šioje srityje atveria naujų galimybių. Kondensatoriai, kaip esminė su jais susijusi produktų pramonė, taip pat įgijo naujų plėtros galimybių. Naujos energijos ir naujos energijos transporto priemonėse kondensatoriai yra pagrindiniai energijos valdymo, galios valdymo, galios keitiklių ir nuolatinės srovės-kintamosios srovės keitiklio sistemų komponentai, lemiantys keitiklio tarnavimo laiką. Tačiau keitiklyje nuolatinė srovė naudojama kaip įvesties maitinimo šaltinis, kuris prie keitiklio prijungiamas per nuolatinės srovės magistralę, vadinamą nuolatinės srovės jungtimi arba nuolatinės srovės palaikymu. Kadangi keitiklis iš nuolatinės srovės jungties gauna didelę RMS ir maksimalią impulsų srovę, jis nuolatinėje jungtyje generuoja didelę impulsų įtampą, todėl keitikliui sunku ją atlaikyti. Todėl nuolatinės srovės jungties kondensatorius reikalingas, kad sugertų didelę impulsų srovę iš nuolatinės srovės jungties ir neleistų dideliems keitiklio impulsų įtampos svyravimams išlikti priimtinose ribose; kita vertus, jis taip pat apsaugo keitiklius nuo įtampos viršijimo ir trumpalaikės viršįtampio nuolatinėje jungtyje.

Nuolatinės srovės jungties kondensatorių naudojimo naujose energijos (įskaitant vėjo energijos ir fotovoltinės energijos gamybą) ir naujos energijos transporto priemonių variklių pavaros sistemose schema parodyta 1 ir 2 paveiksluose.

1 paveiksle parodyta vėjo energijos keitiklio grandinės topologija, kur C1 yra nuolatinės srovės jungtis (paprastai integruota į modulį), C2 yra IGBT absorbcija, C3 yra LC filtravimas (tinklo pusėje) ir C4 yra rotoriaus pusės DV/DT filtravimas. 2 paveiksle parodyta PV energijos keitiklio grandinės technologija, kur C1 yra nuolatinės srovės filtravimas, C2 yra EMI filtravimas, C4 yra nuolatinės srovės jungtis, C6 yra LC filtravimas (tinklo pusėje), C3 yra nuolatinės srovės filtravimas ir C5 yra IPM/IGBT absorbcija. 3 paveiksle parodyta pagrindinė variklio pavaros sistema naujoje energijos transporto priemonių sistemoje, kur C3 yra nuolatinės srovės jungtis, o C4 yra IGBT absorbcija kondensatorius.

Aukščiau minėtose naujose energijos srityse nuolatinės srovės jungties kondensatoriai, kaip pagrindinis įtaisas, yra reikalingi dideliam patikimumui ir ilgam tarnavimo laikui vėjo energijos gamybos sistemose, fotovoltinėse energijos gamybos sistemose ir naujose energijos transporto priemonių sistemose, todėl jų pasirinkimas yra ypač svarbus. Toliau pateikiamas plėvelinių ir elektrolitinių kondensatorių charakteristikų palyginimas ir jų analizė nuolatinės srovės jungties kondensatorių taikyme.

1. Funkcijų palyginimas

1.1 Plėveliniai kondensatoriai

Pirmiausia pristatomas plėvelės metalizavimo technologijos principas: ant plonos plėvelės terpės paviršiaus išgarinamas pakankamai plonas metalo sluoksnis. Esant terpės defektui, sluoksnis gali išgaruoti ir taip izoliuoti defektinę vietą apsaugai – šis reiškinys žinomas kaip savaiminis gijimas.

4 paveiksle parodytas metalizavimo dangos principas, kai plona plėvelė prieš garinimą yra iš anksto apdorojama (korona arba kitaip), kad metalo molekulės galėtų prie jos prilipti. Metalas išgarinamas tirpinant aukštoje temperatūroje vakuume (1400–1600 ℃ aliuminiui ir 400–600 ℃ cinkui), o metalo garai kondensuojasi plėvelės paviršiuje, kai susiduria su atvėsinta plėvele (plėvelės aušinimo temperatūra nuo -25 ℃ iki -35 ℃), taip suformuodami metalinę dangą. Metalizavimo technologijos plėtra pagerino plėvelės dielektrinio stiprumo vienetinį storį, o sausos technologijos impulsinio arba išlydžio kondensatorių konstrukcija gali siekti 500 V/µm, o nuolatinės srovės filtrų kondensatorių konstrukcija – 250 V/µm. Nuolatinės srovės jungties kondensatorius priklauso pastarajam tipui ir pagal IEC61071 standartą, skirtą galios elektronikos reikmėms, gali atlaikyti didesnį įtampos šoką ir pasiekti 2 kartus didesnę nei vardinė įtampa.

Todėl vartotojui tereikia atsižvelgti į jų konstrukcijai reikalingą nominalią darbinę įtampą. Metalizuoti plėveliniai kondensatoriai turi mažą ESL, kuris leidžia jiems atlaikyti didesnes pulsacijos sroves; mažesnis ESL atitinka keitiklių mažo induktyvumo konstrukcijos reikalavimus ir sumažina virpesių poveikį perjungimo dažniuose.

Plėvelės dielektriko kokybė, metalizavimo dangos kokybė, kondensatoriaus konstrukcija ir gamybos procesas lemia metalizuotų kondensatorių savaiminio atsistatymo savybes. Nuolatinės srovės jungties kondensatoriams gaminti naudojamas plėvelės dielektrikas daugiausia yra OPP plėvelė.

1.2 skyriaus turinys bus paskelbtas kitos savaitės straipsnyje.