Một con ngựa tốt xứng đáng có một chiếc yên tốt! Để phát huy hết ưu điểm của thiết bị SiC thì cũng cần phải ghép hệ thống mạch với các tụ điện phù hợp. Từ bộ điều khiển truyền động chính trong xe điện đến các kịch bản năng lượng mới công suất cao như bộ biến tần quang điện, tụ điện màng đang dần trở thành xu hướng chủ đạo và thị trường rất cần các sản phẩm có hiệu suất cao, chi phí cao.
Gần đây, Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. đã ra mắt tụ điện màng hỗ trợ DC, có bốn ưu điểm vượt trội khiến chúng phù hợp với IGBT thế hệ thứ bảy của Infineon. Chúng cũng giúp giải quyết các thách thức về độ ổn định, độ tin cậy, thu nhỏ và chi phí trong hệ thống SiC.
Tụ điện màng đạt được độ xuyên thấu gần 90% trong các ứng dụng truyền động chính. Tại sao SiC và IGBT cần chúng?
Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng của các ngành năng lượng mới như lưu trữ năng lượng, sạc và xe điện (EV), nhu cầu về tụ điện DC-Link ngày càng tăng nhanh. Nói một cách đơn giản, tụ điện DC-Link hoạt động như bộ đệm trong mạch, hấp thụ dòng xung cao từ đầu bus và làm mịn điện áp bus, do đó bảo vệ các công tắc IGBT và SiC MOSFET khỏi dòng xung cao và tác động điện áp nhất thời.
Thông thường, tụ điện điện phân nhôm được sử dụng trong các ứng dụng hỗ trợ DC. Tuy nhiên, với điện áp bus của các phương tiện sử dụng năng lượng mới tăng từ 400V lên 800V và hệ thống quang điện đang hướng tới 1500V và thậm chí 2000V, nhu cầu về tụ điện màng đang tăng lên đáng kể.
Dữ liệu cho thấy vào năm 2022, công suất lắp đặt của bộ biến tần truyền động điện dựa trên tụ màng DC-Link đạt 5,1117 triệu chiếc, chiếm 88,7% tổng công suất lắp đặt của điều khiển điện tử. Các công ty điều khiển điện tử hàng đầu như Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec và Wiran Power đều sử dụng tụ điện màng DC-Link trong bộ biến tần truyền động của họ, với tỷ lệ công suất lắp đặt tổng hợp lên tới 82,9%. Điều này cho thấy tụ điện màng đã thay thế tụ điện điện phân trở thành xu hướng chủ đạo trên thị trường truyền động điện.
Điều này là do điện trở tối đa của tụ điện điện phân nhôm là khoảng 630V. Trong các ứng dụng điện áp cao và công suất cao trên 700V, nhiều tụ điện điện phân cần được kết nối nối tiếp và song song để đáp ứng yêu cầu sử dụng, điều này làm tăng thêm tổn thất năng lượng, chi phí BOM và các vấn đề về độ tin cậy.
Một bài báo nghiên cứu của Đại học Malaysia chỉ ra rằng tụ điện thường được sử dụng trong liên kết DC của bộ biến tần nửa cầu silicon IGBT, nhưng hiện tượng tăng điện áp có thể xảy ra do điện trở nối tiếp tương đương (ESR) cao của tụ điện. So với các giải pháp IGBT dựa trên silicon, MOSFET SiC có tần số chuyển mạch cao hơn, dẫn đến biên độ tăng điện áp cao hơn trong liên kết DC của bộ biến tần nửa cầu. Điều này có thể dẫn đến suy giảm hiệu suất thiết bị hoặc thậm chí hư hỏng, vì tần số cộng hưởng của tụ điện chỉ là 4kHz, không đủ để hấp thụ gợn sóng hiện tại của bộ biến tần SiC MOSFET.
Do đó, trong các ứng dụng DC có yêu cầu độ tin cậy cao hơn, chẳng hạn như bộ biến tần truyền động điện và bộ biến tần quang điện, tụ điện màng thường được chọn. So với tụ điện điện phân nhôm, ưu điểm về hiệu suất của chúng bao gồm điện trở cao hơn, ESR thấp hơn, không phân cực, hiệu suất ổn định hơn và tuổi thọ dài hơn, cho phép thiết kế hệ thống đáng tin cậy hơn với khả năng chống gợn sóng mạnh hơn.
Ngoài ra, việc sử dụng tụ điện màng trong hệ thống có thể tận dụng nhiều lần lợi thế tần số cao, tổn thất thấp của MOSFET SiC, giảm đáng kể kích thước và trọng lượng của các bộ phận thụ động (cuộn cảm, máy biến áp, tụ điện) trong hệ thống. Theo nghiên cứu của Wolfspeed, biến tần IGBT dựa trên silicon 10kW cần 22 tụ điện điện phân nhôm, trong khi biến tần SiC 40kW chỉ cần 8 tụ điện màng, giúp giảm đáng kể diện tích PCB.
YMIN ra mắt tụ điện màng mới với bốn ưu điểm chính để hỗ trợ ngành năng lượng mới
Để giải quyết nhu cầu cấp thiết của thị trường, YMIN gần đây đã tung ra dòng tụ điện màng hỗ trợ DC MDP và MDR. Bằng cách sử dụng các quy trình sản xuất tiên tiến và vật liệu chất lượng cao, các tụ điện này hoàn toàn tương thích với yêu cầu vận hành của MOSFET SiC và IGBT dựa trên silicon của các công ty bán dẫn điện hàng đầu toàn cầu như Infineon.
Tụ điện dòng MDP và MDR của YMIN có một số tính năng đáng chú ý: điện trở nối tiếp tương đương (ESR) thấp hơn, điện áp định mức cao hơn, dòng rò thấp hơn và độ ổn định nhiệt độ cao hơn.
Thứ nhất, tụ điện màng của YMIN có thiết kế ESR thấp, giúp giảm ứng suất điện áp một cách hiệu quả trong quá trình chuyển đổi MOSFET SiC và IGBT dựa trên silicon, từ đó giảm thiểu tổn thất tụ điện và cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống. Ngoài ra, các tụ điện này có điện áp định mức cao hơn, có khả năng chịu được các điều kiện điện áp cao hơn và đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.
Dòng tụ điện màng YMIN MDP và MDR có dải điện dung lần lượt là 5uF-150uF và 50uF-3000uF, cũng như dải điện áp lần lượt là 350V-1500V và 350V-2200V.
Thứ hai, tụ điện màng mới nhất của YMIN có dòng rò thấp hơn và độ ổn định nhiệt độ cao hơn. Trong trường hợp hệ thống điều khiển điện tử của xe điện thường có công suất cao, việc sinh nhiệt có thể ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ và độ tin cậy của tụ điện màng. Để giải quyết vấn đề này, dòng MDP và MDR của YMIN kết hợp vật liệu chất lượng cao và kỹ thuật sản xuất tiên tiến để thiết kế cấu trúc nhiệt cải tiến cho tụ điện. Điều này đảm bảo hiệu suất ổn định ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao, ngăn chặn sự suy giảm hoặc hỏng giá trị tụ điện do tăng nhiệt độ. Hơn nữa, những tụ điện này có tuổi thọ dài hơn, mang lại sự hỗ trợ đáng tin cậy hơn cho các hệ thống điện tử công suất.
Thứ ba, tụ điện dòng MDP và MDR của YMIN có kích thước nhỏ hơn và mật độ năng lượng cao hơn. Ví dụ, trong các hệ thống truyền động điện 800V, xu hướng sử dụng thiết bị SiC để giảm kích thước của tụ điện và các bộ phận thụ động khác, do đó thúc đẩy việc thu nhỏ các bộ điều khiển điện tử. YMIN đã sử dụng công nghệ sản xuất màng tiên tiến, không chỉ tăng tính tích hợp và hiệu quả tổng thể của hệ thống mà còn giảm kích thước và trọng lượng của hệ thống, nâng cao tính di động và tính linh hoạt của thiết bị.
Nhìn chung, dòng tụ điện màng DC-Link của YMIN cải thiện 30% khả năng chịu đựng dv/dt và tăng tuổi thọ 30% so với các tụ điện màng khác trên thị trường. Điều này không chỉ mang lại độ tin cậy tốt hơn cho mạch SiC/IGBT mà còn mang lại hiệu quả chi phí tốt hơn, khắc phục các rào cản về giá trong ứng dụng rộng rãi của tụ điện màng.
Là người tiên phong trong ngành, YMIN đã tham gia sâu vào lĩnh vực tụ điện trong hơn 20 năm. Tụ điện cao áp của nó đã được ứng dụng ổn định trong các lĩnh vực cao cấp như OBC trên tàu, cọc sạc năng lượng mới, bộ biến tần quang điện và robot công nghiệp trong nhiều năm. Thế hệ sản phẩm tụ điện màng mới này giải quyết nhiều thách thức khác nhau trong việc kiểm soát quy trình và thiết bị sản xuất tụ điện màng, đã hoàn thành chứng nhận độ tin cậy với các doanh nghiệp hàng đầu toàn cầu và đạt được ứng dụng quy mô lớn, chứng minh độ tin cậy của sản phẩm đối với các khách hàng lớn hơn. Trong tương lai, YMIN sẽ tận dụng sự tích lũy kỹ thuật lâu dài của mình để hỗ trợ sự phát triển nhanh chóng của ngành năng lượng mới với các sản phẩm tụ điện có độ tin cậy cao và tiết kiệm chi phí.
Để biết thêm thông tin, vui lòng truy cậpwww.ymin.cn.
Thời gian đăng: Jul-07-2024