Een goed paard verdient een goed zadel! Om de voordelen van SiC-apparaten volledig te benutten, is het ook noodzakelijk om het circuitsysteem te koppelen aan geschikte condensatoren. Van de belangrijkste aandrijfbesturing in elektrische voertuigen tot nieuwe energiescenario's met hoog vermogen, zoals fotovoltaïsche omvormers, filmcondensatoren worden geleidelijk mainstream, en de markt heeft dringend behoefte aan producten met hoge kosten en prestaties.
Onlangs heeft Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. DC-ondersteuningsfilmcondensatoren gelanceerd, die vier opmerkelijke voordelen hebben waardoor ze geschikt zijn voor IGBT's van de zevende generatie van Infineon. Ze helpen ook bij het aanpakken van de uitdagingen op het gebied van stabiliteit, betrouwbaarheid, miniaturisatie en kosten in SiC-systemen.
Filmcondensatoren bereiken een penetratie van bijna 90% in hoofdaandrijvingstoepassingen. Waarom hebben SiC en IGBT ze nodig?
Met de snelle ontwikkeling van nieuwe energie-industrieën zoals energieopslag, opladen en elektrische voertuigen (EV's) is de afgelopen jaren de vraag naar DC-Link-condensatoren snel toegenomen. Simpel gezegd fungeren DC-Link-condensatoren als buffers in circuits, waarbij ze hoge pulsstromen van het busuiteinde absorberen en de busspanning afvlakken, waardoor IGBT- en SiC MOSFET-schakelaars worden beschermd tegen hoge pulsstromen en transiënte spanningseffecten.
Meestal worden aluminium elektrolytische condensatoren gebruikt in DC-ondersteuningstoepassingen. Nu de busspanning van nieuwe energievoertuigen stijgt van 400V naar 800V en fotovoltaïsche systemen richting 1500V en zelfs 2000V gaan, neemt de vraag naar filmcondensatoren echter aanzienlijk toe.
Uit gegevens blijkt dat in 2022 de geïnstalleerde capaciteit van elektrische aandrijfomvormers op basis van DC-Link filmcondensatoren 5,1117 miljoen eenheden bereikte, goed voor 88,7% van de totale geïnstalleerde capaciteit van elektronische besturingen. Toonaangevende bedrijven op het gebied van elektronische besturing, zoals Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec en Wiran Power, gebruiken allemaal DC-Link-filmcondensatoren in hun aandrijfomvormers, met een gecombineerd geïnstalleerd vermogen van maximaal 82,9%. Dit geeft aan dat filmcondensatoren de elektrolytische condensatoren hebben vervangen als mainstream op de markt voor elektrische aandrijvingen.
Dit komt omdat de maximale spanningsweerstand van aluminium elektrolytische condensatoren ongeveer 630V bedraagt. Bij hoogspannings- en hoogvermogentoepassingen boven 700 V moeten meerdere elektrolytische condensatoren in serie en parallel worden aangesloten om aan de gebruiksvereisten te voldoen, wat extra energieverlies, stuklijstkosten en betrouwbaarheidsproblemen met zich meebrengt.
Uit een onderzoeksartikel van de Universiteit van Maleisië blijkt dat elektrolytische condensatoren doorgaans worden gebruikt in de gelijkstroomkoppeling van silicium IGBT-halfbrugomvormers, maar dat er spanningspieken kunnen optreden als gevolg van de hoge equivalente serieweerstand (ESR) van elektrolytische condensatoren. Vergeleken met op silicium gebaseerde IGBT-oplossingen hebben SiC MOSFET's hogere schakelfrequenties, wat resulteert in hogere spanningspiekamplitudes in de DC-link van halfbrugomvormers. Dit kan leiden tot verslechtering van de prestaties van het apparaat of zelfs schade, aangezien de resonantiefrequentie van elektrolytische condensatoren slechts 4 kHz bedraagt, onvoldoende om de huidige rimpel van SiC MOSFET-omvormers te absorberen.
Daarom wordt in DC-toepassingen met hogere betrouwbaarheidseisen, zoals omvormers voor elektrische aandrijvingen en fotovoltaïsche omvormers, doorgaans gekozen voor filmcondensatoren. Vergeleken met aluminium elektrolytische condensatoren omvatten hun prestatievoordelen een hogere spanningsweerstand, lagere ESR, geen polariteit, stabielere prestaties en een langere levensduur, waardoor een betrouwbaarder systeemontwerp met een sterkere rimpelweerstand mogelijk is.
Bovendien kan het gebruik van filmcondensatoren in het systeem herhaaldelijk gebruik maken van de hoogfrequente, verliesarme voordelen van SiC MOSFET's, waardoor de omvang en het gewicht van passieve componenten (inductoren, transformatoren, condensatoren) in het systeem aanzienlijk worden verminderd. Volgens onderzoek van Wolfspeed heeft een op silicium gebaseerde IGBT-omvormer van 10 kW 22 aluminium elektrolytische condensatoren nodig, terwijl een SiC-omvormer van 40 kW slechts 8 filmcondensatoren nodig heeft, waardoor het PCB-oppervlak aanzienlijk wordt verkleind.
YMIN lanceert nieuwe filmcondensatoren met vier belangrijke voordelen ter ondersteuning van de nieuwe energie-industrie
Om tegemoet te komen aan de dringende marktvraag heeft YMIN onlangs de MDP- en MDR-serie DC-ondersteuningsfilmcondensatoren gelanceerd. Door gebruik te maken van geavanceerde productieprocessen en hoogwaardige materialen zijn deze condensatoren perfect compatibel met de operationele vereisten van SiC MOSFET's en op silicium gebaseerde IGBT's van mondiale leiders op het gebied van vermogenshalfgeleiders, zoals Infineon.
YMIN's filmcondensatoren uit de MDP- en MDR-serie hebben een aantal opvallende kenmerken: lagere equivalente serieweerstand (ESR), hogere nominale spanning, lagere lekstroom en hogere temperatuurstabiliteit.
Ten eerste hebben de filmcondensatoren van YMIN een laag ESR-ontwerp, waardoor de spanningsstress tijdens het schakelen van SiC MOSFET's en op silicium gebaseerde IGBT's effectief wordt verminderd, waardoor condensatorverliezen worden geminimaliseerd en de algehele systeemefficiëntie wordt verbeterd. Bovendien hebben deze condensatoren een hogere nominale spanning, zijn ze bestand tegen hogere spanningsomstandigheden en zorgen ze voor een stabiele werking van het systeem.
De MDP- en MDR-serie YMIN-filmcondensatoren bieden capaciteitsbereiken van respectievelijk 5uF-150uF en 50uF-3000uF, en spanningsbereiken van 350V-1500V en 350V-2200V.
Ten tweede hebben de nieuwste filmcondensatoren van YMIN een lagere lekstroom en een hogere temperatuurstabiliteit. In het geval van elektronische regelsystemen voor elektrische voertuigen, die doorgaans een hoog vermogen hebben, kan de resulterende warmteontwikkeling de levensduur en betrouwbaarheid van filmcondensatoren aanzienlijk beïnvloeden. Om dit aan te pakken, bevatten de MDP- en MDR-series van YMIN hoogwaardige materialen en geavanceerde productietechnieken om een verbeterde thermische structuur voor de condensatoren te ontwerpen. Dit zorgt voor stabiele prestaties, zelfs in omgevingen met hoge temperaturen, waardoor verslechtering van de condensatorwaarde of uitval als gevolg van temperatuurstijging wordt voorkomen. Bovendien hebben deze condensatoren een langere levensduur, waardoor ze een betrouwbaardere ondersteuning bieden voor vermogenselektronische systemen.
Ten derde hebben de condensatoren uit de MDP- en MDR-serie van YMIN een kleiner formaat en een hogere vermogensdichtheid. In elektrische aandrijfsystemen van 800 V is de trend bijvoorbeeld om SiC-apparaten te gebruiken om de afmetingen van condensatoren en andere passieve componenten te verkleinen, waardoor de miniaturisatie van elektronische besturingen wordt bevorderd. YMIN heeft gebruik gemaakt van innovatieve filmproductietechnologie, die niet alleen de algehele systeemintegratie en efficiëntie vergroot, maar ook de systeemgrootte en het gewicht vermindert, waardoor de draagbaarheid en flexibiliteit van apparaten wordt vergroot.
Over het geheel genomen biedt YMIN's DC-Link filmcondensatorserie een verbetering van 30% in dv/dt-bestendigheid en een verlenging van 30% in levensduur vergeleken met andere filmcondensatoren op de markt. Dit zorgt niet alleen voor een betere betrouwbaarheid voor SiC/IGBT-circuits, maar biedt ook een betere kosteneffectiviteit, waardoor de prijsbarrières bij de wijdverbreide toepassing van filmcondensatoren worden overwonnen.
Als pionier in de sector is YMIN al meer dan 20 jaar nauw betrokken bij het condensatorveld. De hoogspanningscondensatoren worden al vele jaren stabiel toegepast in hoogwaardige velden zoals OBC aan boord, nieuwe energielaadpalen, fotovoltaïsche omvormers en industriële robots. Deze nieuwe generatie filmcondensatorproducten lost verschillende uitdagingen op het gebied van de besturing en apparatuur van het productieproces van filmcondensatoren op, heeft de betrouwbaarheidscertificering bij toonaangevende mondiale ondernemingen voltooid en heeft grootschalige toepassing bereikt, wat de betrouwbaarheid van het product voor grotere klanten bewijst. In de toekomst zal YMIN zijn technische accumulatie op de lange termijn benutten om de snelle ontwikkeling van de nieuwe energie-industrie te ondersteunen met zeer betrouwbare en kosteneffectieve condensatorproducten.
Voor meer informatie kunt u terecht opwww.ymin.cn.
Posttijd: 07-07-2024