Tuần này chúng ta sẽ phân tích việc sử dụng tụ điện màng thay vì tụ điện trong tụ điện liên kết DC.Bài viết này sẽ được chia thành hai phần.

Với sự phát triển của ngành năng lượng mới, công nghệ dòng điện thay đổi thường được sử dụng tương ứng và tụ điện DC-Link đặc biệt quan trọng là một trong những thiết bị quan trọng để lựa chọn.Các tụ điện DC-Link trong bộ lọc DC thường yêu cầu công suất lớn, khả năng xử lý dòng điện và điện áp cao, v.v. Bằng cách so sánh các đặc tính của tụ điện màng và tụ điện phân cũng như phân tích các ứng dụng liên quan, bài báo này kết luận rằng trong các thiết kế mạch yêu cầu điện áp hoạt động cao, dòng điện gợn sóng cao (Irms), yêu cầu quá áp, đảo chiều điện áp, dòng điện khởi động cao (dV/dt) và tuổi thọ cao.Với sự phát triển của công nghệ lắng đọng hơi kim loại và công nghệ tụ điện màng, tụ điện màng sẽ trở thành xu hướng để các nhà thiết kế thay thế tụ điện về hiệu suất và giá cả trong tương lai.

Với việc đưa ra các chính sách mới liên quan đến năng lượng và sự phát triển của ngành năng lượng mới ở nhiều quốc gia, sự phát triển của các ngành liên quan trong lĩnh vực này đã mang lại những cơ hội mới.Và tụ điện, với tư cách là một ngành sản phẩm liên quan đến thượng nguồn thiết yếu, cũng đã có được những cơ hội phát triển mới.Trong các phương tiện sử dụng năng lượng mới và năng lượng mới, tụ điện là thành phần chính trong kiểm soát năng lượng, quản lý nguồn điện, bộ biến tần nguồn và hệ thống chuyển đổi DC-AC quyết định tuổi thọ của bộ chuyển đổi.Tuy nhiên, trong biến tần, nguồn DC được sử dụng làm nguồn điện đầu vào, được kết nối với biến tần thông qua bus DC, được gọi là DC-Link hoặc DC support.Do biến tần nhận được RMS cao và dòng xung cực đại từ DC-Link, nên nó tạo ra điện áp xung cao trên DC-Link, khiến biến tần khó có thể chịu đựng được.Do đó, tụ điện DC-Link cần thiết để hấp thụ dòng xung cao từ DC-Link và ngăn chặn sự dao động điện áp xung cao của biến tần nằm trong phạm vi chấp nhận được;mặt khác, nó còn giúp bộ biến tần không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng quá điện áp và quá điện áp nhất thời trên DC-Link.

Sơ đồ nguyên lý về việc sử dụng tụ điện DC-Link trong năng lượng mới (bao gồm phát điện gió và phát điện quang điện) và hệ thống truyền động động cơ xe sử dụng năng lượng mới được thể hiện trong Hình 1 và 2.

Hình 1 thể hiện cấu trúc liên kết mạch chuyển đổi năng lượng gió, trong đó C1 là DC-Link (thường được tích hợp vào mô-đun), C2 là hấp thụ IGBT, C3 là lọc LC (phía lưới) và lọc DV/DT phía rô-to C4.Hình 2 cho thấy công nghệ mạch chuyển đổi nguồn PV, trong đó C1 là lọc DC, C2 là lọc EMI, C4 là DC-Link, C6 là lọc LC (phía lưới), C3 là lọc DC và C5 là hấp thụ IPM/IGBT.Hình 3 cho thấy hệ thống truyền động động cơ chính trong hệ thống xe năng lượng mới, trong đó C3 là DC-Link và C4 là tụ điện hấp thụ IGBT.

Trong các ứng dụng năng lượng mới được đề cập ở trên, tụ điện DC-Link, với tư cách là thiết bị chính, cần thiết để có độ tin cậy cao và tuổi thọ cao trong hệ thống phát điện gió, hệ thống phát điện quang điện và hệ thống xe năng lượng mới, vì vậy việc lựa chọn chúng đặc biệt quan trọng.Sau đây là so sánh các đặc tính của tụ điện màng và tụ điện điện phân cũng như phân tích của chúng trong ứng dụng tụ điện DC-Link.

1.So sánh tính năng

1.1 Tụ màng

Nguyên lý của công nghệ kim loại hóa màng lần đầu tiên được giới thiệu: một lớp kim loại đủ mỏng sẽ bay hơi trên bề mặt của vật liệu màng mỏng.Khi có khiếm khuyết trong môi trường, lớp này có thể bay hơi và do đó cô lập điểm khiếm khuyết để bảo vệ, một hiện tượng được gọi là tự phục hồi.

Hình 4 cho thấy nguyên lý của lớp phủ kim loại hóa, trong đó môi trường màng mỏng được xử lý trước (nói cách khác là corona) trước khi hóa hơi để các phân tử kim loại có thể bám vào nó.Kim loại bị bay hơi bằng cách hòa tan ở nhiệt độ cao trong chân không (1400oC đến 1600oC đối với nhôm và 400oC đến 600oC đối với kẽm), và hơi kim loại ngưng tụ trên bề mặt màng khi gặp màng được làm mát (nhiệt độ làm mát màng -25oC đến -35oC), do đó tạo thành lớp phủ kim loại.Sự phát triển của công nghệ kim loại hóa đã nâng cao độ bền điện môi của màng điện môi trên một đơn vị độ dày, thiết kế tụ điện cho ứng dụng xung hoặc phóng điện của công nghệ khô có thể đạt tới 500V/µm và thiết kế tụ điện cho ứng dụng lọc DC có thể đạt tới 250V /µm.Tụ điện DC-Link thuộc loại sau và theo tiêu chuẩn IEC61071 dành cho tụ điện ứng dụng điện tử công suất, tụ điện có thể chịu được sốc điện áp nghiêm trọng hơn và có thể đạt tới 2 lần điện áp định mức.

Do đó, người dùng chỉ cần xem xét điện áp hoạt động định mức cần thiết cho thiết kế của mình.Tụ điện màng kim loại có ESR thấp, cho phép chúng chịu được dòng điện gợn sóng lớn hơn;ESL thấp hơn đáp ứng các yêu cầu thiết kế có độ tự cảm thấp của bộ biến tần và giảm hiệu ứng dao động ở tần số chuyển mạch.

Chất lượng của màng điện môi, chất lượng của lớp phủ kim loại hóa, thiết kế tụ điện và quy trình sản xuất quyết định đặc tính tự phục hồi của tụ điện kim loại hóa.Chất điện môi màng dùng cho tụ điện DC-Link được sản xuất chủ yếu là màng OPP.

Nội dung chương 1.2 sẽ được đăng trong bài viết tuần sau.