الحصان الجيد يستحق سرجًا جيدًا! للاستفادة الكاملة من مزايا أجهزة SiC، من الضروري أيضًا إقران نظام الدائرة بمكثفات مناسبة. من التحكم الرئيسي في القيادة في السيارات الكهربائية إلى سيناريوهات الطاقة الجديدة عالية الطاقة مثل العاكسات الكهروضوئية، أصبحت مكثفات الأفلام تدريجيًا سائدة، ويحتاج السوق بشكل عاجل إلى منتجات عالية الأداء من حيث التكلفة.
في الآونة الأخيرة، أطلقت شركة Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. مكثفات فيلمية داعمة للتيار المستمر، والتي تتمتع بأربع مزايا بارزة مما يجعلها مناسبة للجيل السابع من IGBTs من Infineon. كما أنها تساعد في مواجهة تحديات الاستقرار والموثوقية والتصغير والتكلفة في أنظمة SiC.
تحقق المكثفات السينمائية اختراقًا بنسبة 90% تقريبًا في تطبيقات المحرك الرئيسي. لماذا يحتاجهم SiC و IGBT؟
في السنوات الأخيرة، مع التطور السريع لصناعات الطاقة الجديدة مثل تخزين الطاقة والشحن والمركبات الكهربائية، تزايد الطلب على مكثفات DC-Link بسرعة. ببساطة، تعمل مكثفات DC-Link كمخازن مؤقتة في الدوائر، حيث تمتص تيارات النبض العالية من طرف الناقل وتسهل جهد الناقل، وبالتالي حماية محولات IGBT وSiC MOSFET من تيارات النبض العالية وتأثيرات الجهد العابر.
عادة، يتم استخدام المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم في تطبيقات دعم التيار المستمر. ومع ذلك، مع زيادة الجهد الكهربي لمركبات الطاقة الجديدة من 400 فولت إلى 800 فولت وتحرك الأنظمة الكهروضوئية نحو 1500 فولت وحتى 2000 فولت، فإن الطلب على مكثفات الأفلام آخذ في الارتفاع بشكل ملحوظ.
تشير البيانات إلى أنه في عام 2022، وصلت السعة المركبة لمحولات الدفع الكهربائي المعتمدة على المكثفات السينمائية DC-Link إلى 5.1117 مليون وحدة، وهو ما يمثل 88.7% من إجمالي السعة المثبتة لعناصر التحكم الإلكترونية. تستخدم شركات التحكم الإلكتروني الرائدة مثل Fudi Power، وTesla، وInovance Technology، وNidec، وWiran Power جميعها مكثفات فيلم DC-Link في محولات القيادة الخاصة بها، مع نسبة قدرة مركبة مجمعة تصل إلى 82.9%. يشير هذا إلى أن المكثفات السينمائية قد حلت محل المكثفات الإلكتروليتية باعتبارها الاتجاه السائد في سوق المحركات الكهربائية.
وذلك لأن الحد الأقصى لمقاومة الجهد للمكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم تبلغ حوالي 630 فولت. في تطبيقات الجهد العالي والطاقة العالية التي تزيد عن 700 فولت، يجب توصيل المكثفات الإلكتروليتية المتعددة على التوالي وبالتوازي لتلبية متطلبات الاستخدام، مما يؤدي إلى فقدان إضافي للطاقة، وتكلفة قائمة مكونات الصنف، ومشاكل الموثوقية.
تشير ورقة بحثية من جامعة ماليزيا إلى أن المكثفات الإلكتروليتية تُستخدم عادةً في وصلة التيار المستمر لمحولات نصف الجسر السيليكونية IGBT، ولكن يمكن أن تحدث زيادات في الجهد بسبب المقاومة التسلسلية المكافئة العالية (ESR) للمكثفات الإلكتروليتية. بالمقارنة مع حلول IGBT القائمة على السيليكون، تتمتع دوائر SiC MOSFET بترددات تحويل أعلى، مما يؤدي إلى زيادة سعات الجهد العالي في وصلة التيار المستمر لمحولات نصف الجسر. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تدهور أداء الجهاز أو حتى تلفه، حيث أن تردد الرنين للمكثفات الإلكتروليتية يبلغ 4 كيلو هرتز فقط، وهو غير كافٍ لامتصاص التموج الحالي لمحولات SiC MOSFET.
لذلك، في تطبيقات التيار المستمر ذات متطلبات الموثوقية الأعلى، مثل محولات المحرك الكهربائي ومحولات الطاقة الكهروضوئية، يتم عادةً اختيار المكثفات الفيلمية. بالمقارنة مع المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم، تشتمل مزايا أدائها على مقاومة الجهد العالي، وانخفاض ESR، وعدم وجود قطبية، وأداء أكثر استقرارًا، وعمر افتراضي أطول، مما يتيح تصميم نظام أكثر موثوقية مع مقاومة أقوى للتموج.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي استخدام مكثفات الأفلام في النظام إلى الاستفادة بشكل متكرر من مزايا التردد العالي والخسارة المنخفضة لوحدات SiC MOSFET، مما يقلل بشكل كبير من حجم ووزن المكونات السلبية (المحاثات والمحولات والمكثفات) في النظام. وفقًا لأبحاث Wolfspeed، يتطلب عاكس IGBT القائم على السيليكون بقدرة 10 كيلو وات 22 مكثفًا كهربائيًا من الألومنيوم، بينما يحتاج عاكس 40 كيلو وات SiC فقط إلى 8 مكثفات فيلمية، مما يقلل بشكل كبير من مساحة PCB.
YMIN تطلق مكثفات غشائية جديدة بأربع مزايا رئيسية لدعم صناعة الطاقة الجديدة
لتلبية متطلبات السوق العاجلة، أطلقت YMIN مؤخرًا سلسلة MDP وMDR من المكثفات الغشائية الداعمة للتيار المستمر. من خلال استخدام عمليات التصنيع المتقدمة والمواد عالية الجودة، تتوافق هذه المكثفات تمامًا مع متطلبات التشغيل الخاصة بوحدات SiC MOSFETs وIGBTs القائمة على السيليكون من رواد أشباه موصلات الطاقة عالميًا مثل Infineon.
تتميز مكثفات الأفلام من سلسلة MDP وMDR من YMIN بالعديد من الميزات البارزة: مقاومة سلسلة مكافئة أقل (ESR)، جهد كهربائي أعلى، تيار تسرب أقل، واستقرار أعلى لدرجة الحرارة.
أولاً، تتميز المكثفات الغشائية من YMIN بتصميم منخفض لـ ESR، مما يقلل بشكل فعال من ضغط الجهد أثناء تبديل وحدات SiC MOSFETs وIGBTs القائمة على السيليكون، وبالتالي تقليل خسائر المكثفات وتحسين كفاءة النظام بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع هذه المكثفات بجهد مقنن أعلى، وقادرة على تحمل ظروف الجهد العالي وضمان التشغيل المستقر للنظام.
توفر سلسلة MDP وMDR من مكثفات الأفلام YMIN نطاقات سعة تتراوح من 5 فائق التوهج إلى 150 فائق التوهج و50 فائق التوهج إلى 3000 فائق التوهج، ونطاقات الجهد الكهربي من 350 فولت إلى 1500 فولت و350 فولت إلى 2200 فولت، على التوالي.
ثانيًا، تتميز أحدث مكثفات الأفلام من YMIN بتيار تسرب أقل واستقرار أعلى في درجة الحرارة. في حالة أنظمة التحكم الإلكترونية في المركبات الكهربائية، والتي عادةً ما تتمتع بقدرة عالية، يمكن أن يؤثر توليد الحرارة الناتج بشكل كبير على عمر وموثوقية المكثفات الرقيقة. ولمعالجة هذه المشكلة، تتضمن سلسلة MDP وMDR من YMIN مواد عالية الجودة وتقنيات تصنيع متقدمة لتصميم هيكل حراري محسّن للمكثفات. وهذا يضمن أداءً مستقرًا حتى في البيئات ذات درجات الحرارة العالية، مما يمنع تدهور قيمة المكثف أو فشله بسبب ارتفاع درجة الحرارة. علاوة على ذلك، تتمتع هذه المكثفات بعمر افتراضي أطول، مما يوفر دعمًا أكثر موثوقية لأنظمة الطاقة الإلكترونية.
ثالثًا، تتميز مكثفات سلسلة MDP وMDR من YMIN بحجم أصغر وكثافة طاقة أعلى. على سبيل المثال، في أنظمة القيادة الكهربائية 800 فولت، الاتجاه هو استخدام أجهزة SiC لتقليل حجم المكثفات والمكونات السلبية الأخرى، وبالتالي تعزيز تصغير أدوات التحكم الإلكترونية. استخدمت YMIN تقنية تصنيع الأفلام المبتكرة، والتي لا تزيد من تكامل النظام وكفاءته بشكل عام فحسب، بل تقلل أيضًا من حجم النظام ووزنه، مما يعزز قابلية النقل ومرونة الأجهزة.
بشكل عام، توفر سلسلة مكثفات الأفلام DC-Link من YMIN تحسينًا بنسبة 30% في القدرة على تحمل dv/dt وزيادة بنسبة 30% في العمر الافتراضي مقارنة بمكثفات الأفلام الأخرى الموجودة في السوق. وهذا لا يوفر موثوقية أفضل لدوائر SiC/IGBT فحسب، بل يوفر أيضًا فعالية أفضل من حيث التكلفة، ويتغلب على حواجز الأسعار في التطبيق الواسع النطاق للمكثفات الفيلمية.
باعتبارها رائدة في الصناعة، فقد شاركت YMIN بعمق في مجال المكثفات لأكثر من 20 عامًا. لقد تم تطبيق مكثفاتها عالية الجهد بشكل ثابت في المجالات المتطورة مثل OBC على متن الطائرة، وأكوام شحن الطاقة الجديدة، والعاكسات الكهروضوئية، والروبوتات الصناعية لسنوات عديدة. يحل هذا الجيل الجديد من منتجات مكثفات الأفلام العديد من التحديات في التحكم في عملية إنتاج مكثفات الأفلام ومعداتها، وقد أكمل شهادة الموثوقية مع الشركات العالمية الرائدة، وحقق تطبيقًا على نطاق واسع، مما يثبت موثوقية المنتج للعملاء الأكبر حجمًا. في المستقبل، ستستفيد YMIN من تراكمها الفني طويل المدى لدعم التطور السريع لصناعة الطاقة الجديدة من خلال منتجات مكثفات عالية الموثوقية وفعالة من حيث التكلفة.
لمزيد من المعلومات، يرجى زيارةwww.ymin.cn.
وقت النشر: 07 يوليو 2024