Một con ngựa tốt xứng đáng có một chiếc yên tốt! Để tận dụng tối đa ưu điểm của các thiết bị SiC, việc kết hợp hệ thống mạch với các tụ điện phù hợp cũng rất cần thiết. Từ hệ thống điều khiển truyền động chính trong xe điện đến các ứng dụng năng lượng mới công suất cao như biến tần quang điện, tụ điện màng đang dần trở nên phổ biến và thị trường đang rất cần những sản phẩm có hiệu suất cao với giá thành cạnh tranh.
Mới đây, Công ty TNHH Điện tử Thượng Hải Yongming đã cho 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. 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 tỷ lệ thâm nhập gần 90% trong các ứng dụng truyền động chính. Tại sao SiC và IGBT lại 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 điện và xe điện (EV), nhu cầu về tụ điện DC-Link đang tăng lên 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 mịn điện áp bus, do đó bảo vệ các công tắc IGBT và SiC MOSFET khỏi dòng điện xung cao và tác động điện áp thoáng qua.
Thông thường, tụ điện nhôm điện phân được sử dụng trong các ứng dụng hỗ trợ dòng điện một chiều (DC). Tuy nhiên, với việc điện áp bus của xe năng lượng mới tăng từ 400V lên 800V và các hệ thống quang điện hướng tới 1500V thậm chí 2000V, nhu cầu về tụ điện màng đang tăng lên đáng kể.
Dữ liệu cho thấy, năm 2022, công suất lắp đặt của các bộ biến tần điện dựa trên 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 hàng đầu trong lĩnh vực điều khiển điện tử như Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec và Wiran Power đều sử dụng tụ điện màng DC-Link trong các bộ biến tần của họ, với tỷ lệ công suất lắp đặt kết hợp lên đến 82,9%. Điều này cho thấy tụ điện màng đã thay thế tụ điện phân trở thành linh kiện chủ đạo trong thị trường thiết bị điều khiển điện.
Điều này là do điện áp chịu đựng tối đa của tụ điện nhôm điện phân xấp xỉ 630V. Trong các ứng dụng điện áp cao và công suất cao trên 700V, cần phải mắc nối tiếp và song song nhiều tụ điện điện phân để đáp ứng yêu cầu sử dụng, điều này dẫn đến tổn thất năng lượng, chi phí linh kiện 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 mạch DC của bộ biến tần bán cầu IGBT silicon, nhưng hiện tượng tăng áp đột ngột có thể xảy ra do điện trở nối tiếp tương đương (ESR) cao của tụ điện phân. So với các giải pháp IGBT dựa trên silicon, MOSFET SiC có tần số chuyển mạch cao hơn, dẫn đến biên độ tăng áp đột ngột cao hơn trong mạch DC của bộ biến tần bán cầu. Điều này có thể dẫn đến suy giảm hiệu suất thiết bị hoặc thậm chí gây hư hỏng, vì tần số cộng hưởng của tụ điện phân chỉ là 4kHz, không đủ để hấp thụ dòng điện gợn sóng của bộ biến tần MOSFET SiC.
Do đó, trong các ứng dụng DC có yêu cầu độ tin cậy cao hơn, chẳng hạn như bộ biến tần động cơ điện và bộ biến tần quang điện, tụ điện màng thường được lựa chọn. So với tụ điện điện phân nhôm, ưu điểm về hiệu năng của chúng bao gồm khả năng chịu điện áp cao hơn, điện trở nội thấp hơn, không phân cực, hiệu suất ổn định hơn và tuổi thọ cao 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 ưu điểm về tần số cao và 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 nhôm điện phân, trong khi một bộ biến tần SiC 40kW chỉ cần 8 tụ điện màng, giúp giảm đáng kể diện tích mạch in.
YMIN ra mắt tụ điện màng mới với bốn ưu điểm vượt trội nhằm hỗ trợ ngành năng lượng mới.
Để đáp ứng nhu cầu cấp thiết của thị trường, YMIN gần đây đã cho 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 hoạt động của MOSFET SiC và IGBT dựa trên silicon từ các nhà sản xuất bán dẫn công suất hàng đầu thế giới như Infineon.
Các tụ điện màng dòng MDP và MDR của YMIN có một số đặc điểm nổi bật: điện trở nối tiếp tương đương (ESR) thấp hơn, điện áp định mức cao hơn, dòng rò thấp hơn và độ ổn định nhiệt cao hơn.
Thứ nhất, tụ điện màng của YMIN có thiết kế ESR thấp, giúp giảm thiểu hiệu quả ứng suất điện áp trong quá trình chuyển mạch của MOSFET SiC và IGBT dựa trên silicon, từ đó giảm thiểu tổn thất của 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 hoạt động ổn định của hệ thống.
Các dòng tụ điện màng YMIN MDP và MDR cung cấp dải điện dung lần lượt là 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 thấp hơn và độ ổn định nhiệt cao hơn. Trong trường hợp hệ thống điều khiển điện tử của xe điện, thường có công suất cao, sự 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 sản phẩm 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 tản nhiệt được 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 của tụ điện do nhiệt độ tăng. Hơn nữa, các tụ điện này có tuổi thọ cao hơn, cung cấp 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 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 của tụ điện và các linh kiện thụ động khác, từ 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 cường 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 linh hoạt của thiết bị.
Nhìn chung, dòng tụ điện màng DC-Link của YMIN mang lại khả năng chịu đựng dv/dt tốt hơn 30% và tuổi thọ cao hơn 30% so với các loại tụ điện màng khác trên thị trường. Điều này không chỉ mang lại độ tin cậy tốt hơn cho các mạch SiC/IGBT mà còn giúp tiết kiệm chi phí hơn, khắc phục rào cản về giá cả trong việc ứng dụng rộng rãi tụ điện màng.
Là một doanh nghiệp tiên phong trong ngành, YMIN đã có hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tụ điện. Các sản phẩm tụ điện cao áp của hãng đã được ứng dụng ổn định trong các lĩnh vực cao cấp như máy phát điện trên xe (OBC), trạm sạc năng lượng mới, biến tần quang điện và robot công nghiệp trong nhiều năm. Thế hệ sản phẩm tụ điện màng mới này giải quyết được nhiều thách thức trong việc kiểm soát quy trình sản xuất và thiết bị 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 với nhiều khách hàng hơn. Trong tương lai, YMIN sẽ tận dụng kinh nghiệm kỹ thuật lâu năm của mình để hỗ trợ sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp 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 chi tiết, vui lòng truy cậpwww.ymin.cn.
Thời gian đăng bài: 07/07/2024