Ngựa tốt xứng đáng có yên tốt! Để tận dụng tối đa ưu điểm của thiết bị SiC, việc kết hợp hệ thống mạch với tụ điện phù hợp là rất cần thiết. Từ bộ điều khiển truyền động chính trong xe điện đến các ứng dụng năng lượng mới công suất lớn như 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 với chi phí hợp lý.
Gần đây, Công ty TNHH Điện tử Thượng Hải Yongming đã ra mắt tụ điện màng hỗ trợ DC, sở hữu bốn ưu điểm vượt trội, phù hợp với các IGBT thế hệ thứ bảy của Infineon. Sản phẩm này cũng giúp giải quyết các thách thức về độ ổn định, độ tin cậy, khả năng thu nhỏ và chi phí trong các hệ thống SiC.
Tụ điện màng đạt độ thẩm 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 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 xung cao từ đầu thanh cái và làm phẳng điện áp thanh cái, do đó bảo vệ các công tắc IGBT và SiC MOSFET khỏi dòng xung cao và tác động của điện áp quá độ.
Tụ điện phân nhôm thường được sử dụng trong các ứng dụng hỗ trợ dòng điện một chiều (DC). Tuy nhiên, với điện áp bus của các phương tiện năng lượng mới tăng từ 400V lên 800V và hệ thống quang điện đang tiến tới 1500V, thậm chí 2000V, nhu cầu về tụ điện màng mỏng đang tăng lên đáng kể.
Dữ liệu cho thấy vào năm 2022, công suất lắp đặt của bộ biến tần truyền động điện sử dụng tụ điện màng DC-Link đạt 5,1117 triệu đơn vị, chiếm 88,7% tổng công suất lắp đặt của các thiết bị 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 sản phẩm chủ đạo trên thị trường truyền động điện.
Điều này là do điện trở 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 nhu cầu sử dụng, dẫn đến tổn thất năng lượng, chi phí vật liệu xây dựng (BOM) và các vấn đề về độ tin cậy.
Một bài nghiên cứu từ Đại học Malaysia chỉ ra rằng tụ điện phân thường được sử dụng trong liên kết DC của bộ biến tần bán cầu IGBT silicon, nhưng hiện tượng tăng điện áp đột biến có thể xảy ra do điện trở nối tiếp tương đương (ESR) cao của tụ điện phân. So với các giải pháp IGBT silicon, MOSFET SiC có tần số đóng cắt cao hơn, dẫn đến biên độ tăng điện áp đột biến cao hơn trong liên kết DC của bộ biến tần bán 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 phân chỉ 4kHz, không đủ để hấp thụ gợn sóng dòng điện của bộ biến tần MOSFET SiC.
Do đó, trong các ứng dụng DC 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, 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 tối đa lợi thế tần số cao, tổn hao thấp của MOSFET SiC, giúp giảm đáng kể kích thước và trọng lượng của các linh kiện thụ động (cuộn cảm, biến áp, tụ điện) trong hệ thống. Theo nghiên cứu của Wolfspeed, một bộ biến tần IGBT 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 màng mới với bốn ưu điểm chính để hỗ trợ ngành công nghiệp năng lượng mới
Để đáp ứng nhu cầu cấp thiết của thị trường, YMIN gần đây đã ra mắt dòng tụ điện màng hỗ trợ DC MDP và MDR. Nhờ 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 MOSFET SiC và IGBT silicon từ các nhà sản xuất bán dẫn điện hàng đầu thế giới 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 điện rò rỉ thấp hơn và độ ổn định nhiệt độ cao hơn.
Đầu tiên, tụ điện màng mỏng của YMIN có thiết kế ESR thấp, giúp giảm thiểu ứng suất điện áp trong quá trình đóng cắt MOSFET SiC và IGBT 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 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 mỏng 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, vốn 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 mỏng. Để giải quyết vấn đề này, dòng sản phẩm 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 ngừa sự suy giảm giá trị hoặc hỏng hóc tụ điện do nhiệt độ tăng. Hơn nữa, các tụ điện này có tuổi thọ cao 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 sử dụng linh kiện SiC để giảm kích thước tụ điện và các linh kiện thụ động khác, từ đó thúc đẩy việc thu nhỏ các bộ điều khiển điện tử. YMIN đã áp dụng công nghệ sản xuất màng mỏng tiên tiến, không chỉ tăng cường tích hợp và hiệu suất tổng thể của hệ thống mà còn giảm kích thước và trọng lượng hệ thống, nâng cao tính di động và linh hoạt của thiết bị.
Nhìn chung, dòng tụ điện màng DC-Link của YMIN cải thiện 30% khả năng chịu điện áp dv/dt và tăng 30% tuổi thọ so với các loại tụ điện màng khác trên thị trường. Điều này không chỉ mang lại độ tin cậy cao hơn cho mạch SiC/IGBT mà còn mang lại hiệu quả 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 hoạt động sâu rộng trong lĩnh vực tụ điện 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, cột sạc năng lượng mới, biến tần quang điện và robot công nghiệp trong nhiều năm. Thế hệ sản phẩm tụ điện màng mỏng mới này giải quyết nhiều thách thức trong việc kiểm soát quy trình và thiết bị sản xuất tụ điện màng mỏng, đã hoàn thành chứng nhận độ tin cậy với các doanh nghiệp hàng đầu thế giới và đạt được ứng dụng trên quy mô lớn, chứng minh độ tin cậy của sản phẩm đối với nhiều khách hàng lớn hơn. Trong tương lai, YMIN sẽ tận dụng sự tích lũy công nghệ lâu dài 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 hiệu quả về chi phí.
Để biết thêm thông tin, vui lòng truy cậpwww.ymin.cn.
Thời gian đăng: 07-07-2024