Een goed paard verdient een goed zadel! Om de voordelen van SiC-componenten optimaal te benutten, is het ook noodzakelijk om het circuitsysteem te koppelen aan geschikte condensatoren. Van de belangrijkste aandrijflijn in elektrische voertuigen tot krachtige nieuwe energiescenario's zoals fotovoltaïsche omvormers, worden filmcondensatoren geleidelijk aan mainstream en de markt heeft dringend behoefte aan producten met hoge kosten en prestaties.
Onlangs heeft Shanghai Yongming Electronic Co. Ltd. DC-ondersteuningsfilmcondensatoren gelanceerd. Deze hebben vier uitstekende voordelen waardoor ze geschikt zijn voor Infineons zevende-generatie IGBT's. Ze helpen ook bij het aanpakken van de uitdagingen op het gebied van stabiliteit, betrouwbaarheid, miniaturisatie en kosten in SiC-systemen.
Foliecondensatoren bereiken een penetratiegraad van bijna 90% in hoofdaandrijvingstoepassingen. Waarom hebben SiC en IGBT ze nodig?
De afgelopen jaren is de vraag naar DC-Link-condensatoren snel toegenomen, mede door de snelle ontwikkeling van nieuwe energiesectoren zoals energieopslag, opladen en elektrische voertuigen (EV's). Simpel gezegd fungeren DC-Link-condensatoren als buffers in circuits, absorberen ze hoge pulsstromen van de buszijde en egaliseren ze de busspanning. Zo beschermen ze IGBT- en SiC-MOSFET-switches tegen hoge pulsstromen en transiënte spanningsschommelingen.
Elektrolytische condensatoren van aluminium worden doorgaans gebruikt in DC-ondersteunende toepassingen. Nu de busspanning van nieuwe energievoertuigen stijgt van 400 V naar 800 V en fotovoltaïsche systemen richting 1500 V en zelfs 2000 V gaan, neemt de vraag naar foliecondensatoren echter aanzienlijk toe.
Uit gegevens blijkt dat de geïnstalleerde capaciteit van elektrische omvormers op basis van DC-Link-filmcondensatoren in 2022 5,1117 miljoen eenheden bedroeg, goed voor 88,7% van de totale geïnstalleerde capaciteit van elektronische besturingen. Toonaangevende bedrijven op het gebied van elektronische besturingen, zoals Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec en Wiran Power, gebruiken allemaal DC-Link-filmcondensatoren in hun omvormers, met een gecombineerde geïnstalleerde capaciteit tot wel 82,9%. Dit geeft aan dat filmcondensatoren elektrolytische condensatoren hebben vervangen als mainstream in de markt voor elektrische aandrijvingen.
Dit komt doordat de maximale spanningsweerstand van aluminium elektrolytische condensatoren ongeveer 630 V bedraagt. Bij toepassingen met hoge spanning en hoog vermogen boven 700 V moeten meerdere elektrolytische condensatoren in serie en parallel worden geschakeld om aan de gebruikseisen te voldoen, wat extra energieverlies, materiaalkosten en betrouwbaarheidsproblemen met zich meebrengt.
Uit een onderzoeksrapport van de Universiteit van Maleisië blijkt dat elektrolytische condensatoren doorgaans worden gebruikt in de DC-tussenkring van silicium IGBT-halfbrug-omvormers, maar dat er spanningspieken kunnen optreden vanwege de hoge equivalente serieweerstand (ESR) van elektrolytische condensatoren. Vergeleken met silicium-gebaseerde IGBT-oplossingen hebben SiC-MOSFET's hogere schakelfrequenties, wat resulteert in hogere amplitudes van spanningspieken in de DC-tussenkring van halfbrug-omvormers. Dit kan leiden tot prestatievermindering of zelfs schade aan het apparaat, aangezien de resonantiefrequentie van elektrolytische condensatoren slechts 4 kHz bedraagt, wat onvoldoende is om de stroomrimpel van SiC-MOSFET-omvormers te absorberen.
Daarom worden in DC-toepassingen met hogere betrouwbaarheidseisen, zoals elektrische omvormers en fotovoltaïsche omvormers, doorgaans foliecondensatoren gekozen. Vergeleken met aluminium elektrolytische condensatoren omvatten hun prestatievoordelen een hogere spanningsweerstand, lagere ESR, geen polariteit, stabielere prestaties en een langere levensduur, wat een betrouwbaarder systeemontwerp met een hogere rimpelweerstand mogelijk maakt.
Bovendien kan het gebruik van foliecondensatoren in het systeem herhaaldelijk profiteren van de hoogfrequente, verliesarme voordelen van SiC MOSFET's, waardoor de afmetingen en het gewicht van passieve componenten (inductoren, transformatoren, condensatoren) in het systeem aanzienlijk worden verminderd. Volgens onderzoek van Wolfspeed heeft een 10 kW silicium-gebaseerde IGBT-inverter 22 aluminium elektrolytische condensatoren nodig, terwijl een 40 kW SiC-inverter slechts 8 foliecondensatoren nodig heeft, waardoor het PCB-oppervlak aanzienlijk wordt verkleind.
YMIN lanceert nieuwe filmcondensatoren met vier belangrijke voordelen ter ondersteuning van de nieuwe energiesector
Om aan de dringende marktvraag te voldoen, heeft YMIN onlangs de MDP- en MDR-serie DC-ondersteuningsfilmcondensatoren gelanceerd. Dankzij geavanceerde productieprocessen en hoogwaardige materialen zijn deze condensatoren perfect compatibel met de operationele vereisten van SiC MOSFET's en silicium-gebaseerde IGBT's van wereldwijde marktleiders in vermogenshalfgeleiders zoals Infineon.
De MDP- en MDR-serie filmcondensatoren van YMIN hebben een aantal opvallende kenmerken: lagere equivalente serieweerstand (ESR), hogere nominale spanning, lagere lekstroom en hogere temperatuurstabiliteit.
Ten eerste hebben de foliecondensatoren van YMIN een laag ESR-ontwerp, waardoor de spanningsbelasting tijdens het schakelen van SiC-MOSFET's en silicium-gebaseerde IGBT's effectief wordt verlaagd. Dit minimaliseert de verliezen van de condensatoren en verbetert de algehele efficiëntie van het systeem. Bovendien hebben deze condensatoren een hogere nominale spanning, waardoor ze bestand zijn tegen hogere spanningsomstandigheden en een stabiele werking van het systeem garanderen.
De MDP- en MDR-series van YMIN-filmcondensatoren bieden capaciteitsbereiken van 5 uF-150 uF en 50 uF-3000 uF en spanningsbereiken van respectievelijk 350 V-1500 V en 350 V-2200 V.
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 vereisen, kan de resulterende warmteontwikkeling de levensduur en betrouwbaarheid van filmcondensatoren aanzienlijk beïnvloeden. Om dit aan te pakken, gebruiken de MDP- en MDR-series van YMIN hoogwaardige materialen en geavanceerde productietechnieken om een verbeterde thermische structuur voor de condensatoren te ontwerpen. Dit garandeert stabiele prestaties, zelfs in omgevingen met hoge temperaturen, waardoor degradatie of uitval van de condensator door temperatuurstijging wordt voorkomen. Bovendien hebben deze condensatoren een langere levensduur, wat zorgt voor een betrouwbaardere ondersteuning van vermogenselektronica.
Ten derde hebben de condensatoren uit de MDP- en MDR-serie van YMIN een kleiner formaat en een hogere vermogensdichtheid. In 800V elektrische aandrijfsystemen is er bijvoorbeeld een trend om SiC-componenten te gebruiken om de afmetingen van condensatoren en andere passieve componenten te verkleinen, wat de miniaturisatie van elektronische besturingen bevordert. YMIN heeft innovatieve filmproductietechnologie toegepast, die niet alleen de algehele systeemintegratie en -efficiëntie verbetert, maar ook de systeemgrootte en het systeemgewicht vermindert, wat de draagbaarheid en flexibiliteit van de componenten verbetert.
Al met al biedt de DC-Link filmcondensatorserie van YMIN een 30% betere dv/dt-weerstand en een 30% langere levensduur in vergelijking met andere filmcondensatoren op de markt. Dit zorgt niet alleen voor een betere betrouwbaarheid van 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 de condensatorsector. De hoogspanningscondensatoren van YMIN worden al jarenlang stabiel toegepast in high-end toepassingen zoals onboard OBC's, nieuwe energielaadpalen, fotovoltaïsche omvormers en industriële robots. Deze nieuwe generatie foliecondensatorproducten biedt een oplossing voor diverse uitdagingen in de procesbesturing en -apparatuur van foliecondensatoren, heeft betrouwbaarheidscertificeringen behaald bij toonaangevende internationale ondernemingen en is op grote schaal toegepast, waarmee de betrouwbaarheid van het product aan grotere klanten is bewezen. In de toekomst zal YMIN zijn jarenlange technische expertise inzetten om de snelle ontwikkeling van de nieuwe energiesector te ondersteunen met zeer betrouwbare en kosteneffectieve condensatorproducten.
Voor meer informatie kunt u terecht opwww.ymin.cn.
Plaatsingstijd: 07-07-2024