Một con ngựa tốt xứng đáng có một chiếc yên tốt! Để tận dụng tối đa lợi thế của các thiết bị SiC, cũng cần phải ghép nối hệ thống mạch với tụ điện phù hợp. Từ 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 nên phổ biến và thị trường đang rất cần các sản phẩm hiệu suất cao có giá thành cao.
Gần đây, Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. đã ra mắt tụ điện màng hỗ trợ DC, có bốn ưu điểm nổi bật 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 các hệ thống SiC.
Tụ điện màng đạt được độ thâm nhập 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 công nghiệp năng lượng mới như lưu trữ năng lượng, sạc và xe điện (EV), nhu cầu về tụ điện DC-Link đã tăng nhanh chóng. Nói một cách đơn giản, tụ điện DC-Link hoạt động như bộ đệm trong mạch, hấp thụ dòng điện xung cao từ đầu bus và làm phẳng điện áp bus, do đó bảo vệ các công tắc IGBT và SiC MOSFET khỏi dòng điện xung cao và tác động của điện áp thoáng qua.
Thông thường, tụ điện phân nhôm được sử dụng trong các ứng dụng hỗ trợ DC. Tuy nhiên, với điện áp bus của xe năng lượng mới tăng từ 400V lên 800V và hệ thống quang điện chuyển sang 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 điện màng DC-Link đạt 5,1117 triệu đơn vị, chiếm 88,7% tổng công suất lắp đặt của bộ 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 kết hợp lên tới 82,9%. Điều này cho thấy tụ điện màng đã thay thế tụ điện phân trở thành dòng chính trên thị trường truyền động điện.
Điều này là do điện trở điện áp tối đa của tụ điện phân nhôm là khoảng 630V. Trong các ứng dụng điện áp cao và công suất lớn trên 700V, nhiều tụ điện phân cần được kết nối nối tiếp và song song để đáp ứng các yêu cầu sử dụng, điều này gây ra thêm tổn thất năng lượng, chi phí BOM và các vấn đề về độ tin cậy.
Một bài báo nghiên cứu từ Đại học Malaysia chỉ ra rằng tụ điện phân thường được sử dụng trong liên kết DC của bộ biến tần cầu bán IGBT silicon, nhưng có thể xảy ra hiện tượng tăng điện áp đột biến do điện trở nối tiếp tương đương (ESR) cao của tụ điện phân. So với các giải pháp IGBT dựa trên silicon, SiC MOSFET có tần số chuyển mạch cao hơn, dẫn đến biên độ tăng điện áp đột biến cao hơn trong liên kết DC của bộ biến tần cầu bán. Điều này có thể dẫn đến suy giảm hiệu suất thiết bị hoặc thậm chí là hư hỏng, vì tần số cộng hưởng của tụ điện phân chỉ là 4kHz, không đủ để hấp thụ gợn sóng dòng điện 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 lựa chọn. So với tụ điện phân nhôm, các 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 các lợi thế về tần số cao, tổn thất thấp của SiC MOSFET, giúp giảm đáng kể kích thước và trọng lượng của các thành phần thụ động (cuộn cảm, máy biến áp, tụ điện) trong hệ thống. Theo nghiên cứu của Wolfspeed, một bộ biến tần IGBT dựa trên silicon 10kW cần 22 tụ điện phân nhôm, trong khi một bộ biến tần SiC 40kW chỉ cần 8 tụ điện màng, giúp giảm đáng kể diện tích PCB.
YMIN Ra Mắt Tụ Điện Phim Mới Với Bốn Ưu Điểm Chính Để Hỗ Trợ Ngành Công Nghiệp Năng Lượng Mới
Để giải quyết nhu cầu cấp thiết của thị trường, YMIN gần đây đã ra mắt dòng tụ điện màng hỗ trợ DC MDP và MDR. Sử dụng quy trình sản xuất tiên tiến và vật liệu chất lượng cao, các tụ điện này hoàn toàn tương thích với các yêu cầu vận hành của SiC MOSFET và IGBT gốc silicon từ các công ty bán dẫn điện hàng đầu toàn cầu như Infineon.
Tụ điện màng 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 rỉ thấp hơn và độ ổn định nhiệt độ cao hơn.
Đầu tiên, tụ điện màng của YMIN có thiết kế ESR thấp, giúp giảm hiệu quả ứng suất điện áp trong quá trình chuyển mạch của SiC MOSFET và IGBT nền silicon, do 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 cung cấp dải điện dung từ 5uF-150uF và 50uF-3000uF, và dải điện áp lần lượt là 350V-1500V và 350V-2200V.
Thứ hai, tụ điện màng mới nhất của YMIN có dòng rò rỉ 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, nhiệt sinh ra 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 các vật liệu chất lượng cao và kỹ thuật sản xuất tiên tiến để thiết kế cấu trúc nhiệt được cải thiện cho tụ điện. Điều này đảm bảo hiệu suất ổn định ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao, ngăn ngừa sự suy giảm giá trị tụ điện hoặc hỏng hóc do nhiệt độ tăng. Hơn nữa, các tụ điện này có tuổi thọ dài hơn, cung cấp 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 công suất cao hơn. Ví dụ, trong các hệ thống truyền động điện 800V, xu hướng là sử dụng các thiết bị SiC để giảm kích thước tụ điện và các thành phần thụ động khác, do đó thúc đẩy quá trình thu nhỏ các bộ điều khiển điện tử. YMIN đã sử dụng công nghệ sản xuất màng cải tiến, không chỉ tăng hiệu suất và tích hợp toàn bộ hệ thống mà còn giảm kích thước và trọng lượng của hệ thống, tăng cường tính di động và tính linh hoạt của các thiết bị.
Nhìn chung, dòng tụ điện màng DC-Link của YMIN cải thiện 30% khả năng chịu dv/dt và tăng 30% tuổi thọ 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 về chi phí tốt hơn, vượt qua rào cản về giá trong ứng dụng rộng rãi của tụ điện màng.
Là một công ty tiên phong trong ngành, YMIN đã tham gia sâu vào lĩnh vực tụ điện trong hơn 20 năm. Tụ điện cao áp của công ty 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 rô bốt công nghiệp trong nhiều năm. Thế hệ sản phẩm tụ điện màng mới này giải quyết nhiều thách thức trong quá trình kiểm soát và thiết bị sản xuất tụ điện màng, đã hoàn thành chứng nhận độ tin cậy với các doanh nghiệp toàn cầu hàng đầu và đạt được ứng dụng trên quy mô lớn, chứng minh độ tin cậy của sản phẩm đối với nhiều khách hàng 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: 07-07-2024