สัปดาห์นี้เราจะวิเคราะห์การใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มแทนตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าในตัวเก็บประจุ DC-linkบทความนี้จะแบ่งออกเป็นสองส่วน

ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ เทคโนโลยีกระแสแปรผันจึงถูกนำมาใช้โดยทั่วไป และตัวเก็บประจุ DC-Link มีความสำคัญอย่างยิ่งในฐานะหนึ่งในอุปกรณ์หลักสำหรับการเลือกโดยทั่วไปแล้ว ตัวเก็บประจุ DC-Link ในตัวกรอง DC ต้องการความจุขนาดใหญ่ การประมวลผลกระแสสูง และแรงดันไฟฟ้าสูง เป็นต้น โดยการเปรียบเทียบคุณลักษณะของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มและตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า และการวิเคราะห์การใช้งานที่เกี่ยวข้อง บทความนี้สรุปว่าในการออกแบบวงจรที่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูง กระแสกระเพื่อมสูง (Irms), ข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าเกิน, การกลับตัวของแรงดันไฟฟ้า, กระแสกระชากสูง (dV/dt) และอายุการใช้งานยาวนานด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสะสมไอโลหะและเทคโนโลยีตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มจะกลายเป็นเทรนด์สำหรับนักออกแบบที่จะมาแทนที่ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าในแง่ของประสิทธิภาพและราคาในอนาคต

ด้วยการแนะนำนโยบายใหม่ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานและการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ในประเทศต่างๆ การพัฒนาอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องในสาขานี้ได้นำมาซึ่งโอกาสใหม่ ๆและตัวเก็บประจุซึ่งเป็นอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับต้นน้ำที่สำคัญ ก็ได้รับโอกาสในการพัฒนาใหม่ๆ เช่นกันในยานยนต์พลังงานใหม่และยานพาหนะพลังงานใหม่ ตัวเก็บประจุเป็นส่วนประกอบสำคัญในการควบคุมพลังงาน การจัดการพลังงาน อินเวอร์เตอร์กำลัง และระบบแปลง DC-AC ที่กำหนดอายุการใช้งานของคอนเวอร์เตอร์อย่างไรก็ตาม ในอินเวอร์เตอร์ พลังงาน DC จะถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานอินพุต ซึ่งเชื่อมต่อกับอินเวอร์เตอร์ผ่านบัส DC ซึ่งเรียกว่า DC-Link หรือ DC supportเนื่องจากอินเวอร์เตอร์ได้รับ RMS สูงและกระแสพัลส์พีคจาก DC-Link จึงสร้างแรงดันพัลส์สูงบน DC-Link ซึ่งทำให้อินเวอร์เตอร์ทนต่อได้ยากดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุ DC-Link เพื่อดูดซับกระแสพัลส์สูงจาก DC-Link และป้องกันความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าพัลส์สูงของอินเวอร์เตอร์ให้อยู่ในช่วงที่ยอมรับได้ในทางกลับกัน ยังป้องกันไม่ให้อินเวอร์เตอร์ได้รับผลกระทบจากแรงดันไฟฟ้าเกินและแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวบน DC-Link

แผนผังการใช้ตัวเก็บประจุ DC-Link ในพลังงานใหม่ (รวมถึงการสร้างพลังงานลมและการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์) และระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ของยานพาหนะพลังงานใหม่แสดงในรูปที่ 1 และ 2

รูปที่ 1 แสดงโทโพโลยีวงจรตัวแปลงพลังงานลม โดยที่ C1 คือ DC-Link (โดยทั่วไปจะรวมเข้ากับโมดูล ), C2 คือการดูดซับ IGBT, C3 คือการกรอง LC (ฝั่งตาข่าย) และการกรอง DV/DT ฝั่งโรเตอร์ C4รูปที่ 2 แสดงเทคโนโลยีวงจรแปลงพลังงาน PV โดยที่ C1 คือตัวกรอง DC, C2 คือตัวกรอง EMI, C4 คือ DC-Link, C6 คือตัวกรอง LC (ด้านกริด), C3 คือตัวกรอง DC และ C5 คือการดูดซับ IPM/IGBTรูปที่ 3 แสดงระบบขับเคลื่อนมอเตอร์หลักในระบบรถยนต์พลังงานใหม่ โดยที่ C3 คือ DC-Link และ C4 คือตัวเก็บประจุแบบดูดซับ IGBT

ในการประยุกต์ใช้พลังงานใหม่ดังกล่าวข้างต้น ตัวเก็บประจุ DC-Link เป็นอุปกรณ์หลัก จำเป็นสำหรับความน่าเชื่อถือสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนานในระบบการผลิตพลังงานลม ระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และระบบยานพาหนะพลังงานใหม่ ดังนั้นการเลือกจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อไปนี้เป็นการเปรียบเทียบคุณลักษณะของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มและตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า และการวิเคราะห์ในการใช้งานตัวเก็บประจุ DC-Link

1. การเปรียบเทียบคุณสมบัติ

1.1 ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม

หลักการของเทคโนโลยีการเคลือบโลหะฟิล์มถูกนำมาใช้ครั้งแรก: ชั้นโลหะบางเพียงพอจะถูกทำให้กลายเป็นไอบนพื้นผิวของตัวกลางฟิล์มบางในกรณีที่มีข้อบกพร่องในตัวกลาง ชั้นจะสามารถระเหยออกไปและแยกจุดที่บกพร่องเพื่อป้องกัน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการซ่อมแซมตัวเอง

รูปที่ 4 แสดงหลักการของการเคลือบโลหะ โดยที่ตัวกลางฟิล์มบางจะถูกปรับสภาพก่อน (เช่น โคโรนา) ก่อนที่จะกลายเป็นไอ เพื่อให้โมเลกุลของโลหะสามารถเกาะติดกับมันได้โลหะถูกระเหยโดยการละลายที่อุณหภูมิสูงภายใต้สุญญากาศ (1,400°C ถึง 1,600°C สำหรับอลูมิเนียม และ 400°C ถึง 600°C สำหรับสังกะสี) และไอของโลหะจะควบแน่นบนพื้นผิวของฟิล์มเมื่อพบกับฟิล์มเย็น (อุณหภูมิการทำความเย็นของฟิล์ม) -25°C ถึง -35°C) จึงเกิดการเคลือบโลหะการพัฒนาเทคโนโลยีการทำให้เป็นโลหะได้ปรับปรุงความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกของฟิล์มอิเล็กทริกต่อความหนาของหน่วย และการออกแบบตัวเก็บประจุสำหรับการใช้งานแบบพัลส์หรือการคายประจุของเทคโนโลยีแห้งสามารถเข้าถึง 500V/µm และการออกแบบตัวเก็บประจุสำหรับแอปพลิเคชันตัวกรอง DC สามารถเข้าถึง 250V /µm.ตัวเก็บประจุ DC-Link เป็นของรุ่นหลัง และตามมาตรฐาน IEC61071 สำหรับตัวเก็บประจุแอปพลิเคชันอิเล็กทรอนิกส์กำลังสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าช็อตที่รุนแรงยิ่งขึ้น และสามารถเข้าถึงแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับถึง 2 เท่า

ดังนั้นผู้ใช้จำเป็นต้องพิจารณาแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานที่กำหนดที่จำเป็นสำหรับการออกแบบเท่านั้นตัวเก็บประจุแบบฟิล์มเมทัลไลซ์มี ESR ต่ำ ซึ่งช่วยให้สามารถทนต่อกระแสกระเพื่อมขนาดใหญ่ได้ESL ที่ต่ำกว่าเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบความเหนี่ยวนำต่ำของอินเวอร์เตอร์ และลดผลกระทบจากการสั่นที่ความถี่สวิตชิ่ง

คุณภาพของฟิล์มอิเล็กทริก คุณภาพของการเคลือบโลหะ การออกแบบตัวเก็บประจุ และกระบวนการผลิตจะเป็นตัวกำหนดลักษณะการรักษาตัวเองของตัวเก็บประจุที่เป็นโลหะอิเล็กทริกของฟิล์มที่ใช้สำหรับตัวเก็บประจุ DC-Link ที่ผลิตขึ้นส่วนใหญ่เป็นฟิล์ม OPP

เนื้อหาของบทที่ 1.2 จะตีพิมพ์ในบทความสัปดาห์หน้า