الحصان الجيد يستحق سرجًا جيدًا! وللاستفادة القصوى من مزايا أجهزة كربيد السيليكون، من الضروري أيضًا تزويد نظام الدائرة بمكثفات مناسبة. فمن أنظمة التحكم الرئيسية في محركات المركبات الكهربائية إلى تطبيقات الطاقة الجديدة عالية القدرة مثل محولات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، أصبحت المكثفات الفيلمية شائعة الاستخدام، ويحتاج السوق بشكل عاجل إلى منتجات عالية الأداء بتكلفة مناسبة.
أطلقت شركة شنغهاي يونغمينغ للإلكترونيات المحدودة مؤخراً مكثفات أغشية الدعم للتيار المستمر، والتي تتميز بأربع مزايا بارزة تجعلها مناسبة لترانزستورات IGBT من الجيل السابع من إنتاج شركة إنفينون. كما أنها تساعد في معالجة تحديات الاستقرار والموثوقية والتصغير والتكلفة في أنظمة كربيد السيليكون.
تُحقق المكثفات الفيلمية انتشارًا يصل إلى 90% تقريبًا في تطبيقات المحركات الرئيسية. فلماذا تحتاجها كربيد السيليكون (SiC) وترانزستورات IGBT؟
في السنوات الأخيرة، ومع التطور السريع لصناعات الطاقة الجديدة مثل تخزين الطاقة وشحنها والمركبات الكهربائية، ازداد الطلب على مكثفات وصلة التيار المستمر بشكل ملحوظ. ببساطة، تعمل مكثفات وصلة التيار المستمر كمخازن مؤقتة في الدوائر، حيث تمتص تيارات النبضات العالية من طرف ناقل البيانات وتعمل على تنعيم جهد الناقل، وبالتالي حماية مفاتيح IGBT وSiC MOSFET من تيارات النبضات العالية وتأثيرات الجهد العابر.
تُستخدم المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم عادةً في تطبيقات دعم التيار المستمر. ومع ذلك، مع ارتفاع جهد ناقل الطاقة في مركبات الطاقة الجديدة من 400 فولت إلى 800 فولت، واتجاه أنظمة الطاقة الشمسية نحو 1500 فولت وحتى 2000 فولت، يتزايد الطلب على المكثفات الفيلمية بشكل ملحوظ.
تشير البيانات إلى أنه في عام 2022، بلغت القدرة المركبة لمحولات الطاقة الكهربائية القائمة على مكثفات الأغشية بتقنية DC-Link 5.1117 مليون وحدة، ما يمثل 88.7% من إجمالي القدرة المركبة لأنظمة التحكم الإلكترونية. وتستخدم شركات رائدة في مجال أنظمة التحكم الإلكترونية، مثل فودي باور، وتسلا، وإينوفانس تكنولوجي، ونيديك، وويران باور، مكثفات الأغشية بتقنية DC-Link في محولات الطاقة الخاصة بها، بنسبة قدرة مركبة إجمالية تصل إلى 82.9%. وهذا يدل على أن مكثفات الأغشية قد حلت محل المكثفات الإلكتروليتية لتصبح الخيار السائد في سوق محركات الطاقة الكهربائية.
يعود ذلك إلى أن أقصى مقاومة جهد لمكثفات الألومنيوم الإلكتروليتية تبلغ حوالي 630 فولت. في التطبيقات ذات الجهد العالي والطاقة العالية التي تتجاوز 700 فولت، يلزم توصيل مكثفات إلكتروليتية متعددة على التوالي والتوازي لتلبية متطلبات الاستخدام، مما يؤدي إلى فقد إضافي للطاقة، وتكلفة قائمة المواد، ومشاكل في الموثوقية.
تشير ورقة بحثية من جامعة ماليزيا إلى أن المكثفات الإلكتروليتية تُستخدم عادةً في وصلة التيار المستمر لعواكس نصف الجسر المصنوعة من السيليكون بتقنية IGBT، إلا أن ارتفاعات الجهد قد تحدث نتيجةً لمقاومة السلسلة المكافئة العالية (ESR) لهذه المكثفات. وبالمقارنة مع حلول IGBT المصنوعة من السيليكون، تتميز ترانزستورات MOSFET المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) بترددات تبديل أعلى، مما يؤدي إلى زيادة سعة ارتفاعات الجهد في وصلة التيار المستمر لعواكس نصف الجسر. وقد يتسبب ذلك في تدهور أداء الجهاز أو حتى تلفه، حيث أن تردد الرنين للمكثفات الإلكتروليتية يبلغ 4 كيلوهرتز فقط، وهو غير كافٍ لامتصاص تموج التيار في عواكس MOSFET المصنوعة من كربيد السيليكون.
لذا، في تطبيقات التيار المستمر التي تتطلب موثوقية عالية، مثل محولات التيار الكهربائي ومحولات الطاقة الشمسية، يُفضّل استخدام المكثفات الفيلمية. وبالمقارنة مع مكثفات الألومنيوم الإلكتروليتية، تشمل مزاياها في الأداء مقاومة جهد أعلى، ومقاومة داخلية أقل، وعدم وجود قطبية، وأداء أكثر استقرارًا، وعمرًا أطول، مما يتيح تصميم نظام أكثر موثوقية بمقاومة تموج أقوى.
بالإضافة إلى ذلك، يُمكن استخدام المكثفات الفيلمية في النظام للاستفادة بشكل متكرر من مزايا التردد العالي والفقد المنخفض لترانزستورات MOSFET المصنوعة من كربيد السيليكون، مما يُقلل بشكل كبير من حجم ووزن المكونات السلبية (المحاثات، والمحولات، والمكثفات) في النظام. ووفقًا لأبحاث شركة وولفسبيد، يتطلب عاكس IGBT المصنوع من السيليكون بقدرة 10 كيلوواط 22 مكثفًا إلكتروليتيًا من الألومنيوم، بينما يحتاج عاكس SiC بقدرة 40 كيلوواط إلى 8 مكثفات فيلمية فقط، مما يُقلل بشكل كبير من مساحة لوحة الدوائر المطبوعة.
أطلقت شركة YMIN مكثفات غشائية جديدة بأربع مزايا رئيسية لدعم صناعة الطاقة الجديدة
استجابةً لمتطلبات السوق الملحة، أطلقت شركة YMIN مؤخرًا سلسلتي مكثفات الأغشية الداعمة للتيار المستمر MDP وMDR. وبفضل استخدام عمليات تصنيع متطورة ومواد عالية الجودة، تتوافق هذه المكثفات تمامًا مع متطلبات تشغيل ترانزستورات MOSFET المصنوعة من كربيد السيليكون وترانزستورات IGBT المصنوعة من السيليكون من الشركات العالمية الرائدة في مجال أشباه الموصلات، مثل شركة Infineon.
تتميز مكثفات الأغشية من سلسلة MDP و MDR من YMIN بالعديد من الميزات البارزة: مقاومة متسلسلة مكافئة أقل (ESR)، جهد مقنن أعلى، تيار تسرب أقل، واستقرار حراري أعلى.
أولاً، تتميز مكثفات YMIN الفيلمية بتصميم منخفض المقاومة المكافئة التسلسلية (ESR)، مما يقلل بشكل فعال من إجهاد الجهد أثناء تبديل ترانزستورات MOSFET المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) وترانزستورات IGBT المصنوعة من السيليكون، وبالتالي يقلل من فقد الطاقة في المكثف ويحسن كفاءة النظام بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع هذه المكثفات بجهد تشغيل أعلى، مما يجعلها قادرة على تحمل ظروف الجهد العالي وضمان استقرار تشغيل النظام.
توفر سلسلة مكثفات الأغشية YMIN MDP و MDR نطاقات سعة من 5uF-150uF و 50uF-3000uF، ونطاقات جهد من 350V-1500V و 350V-2200V، على التوالي.
ثانيًا، تتميز مكثفات YMIN الفيلمية الأحدث بانخفاض تيار التسريب وارتفاع استقرارها الحراري. في أنظمة التحكم الإلكترونية للمركبات الكهربائية، التي تتميز عادةً بقدرة عالية، يمكن أن يؤثر توليد الحرارة الناتج بشكل كبير على عمر المكثفات الفيلمية وموثوقيتها. ولمعالجة هذه المشكلة، تستخدم سلسلة MDP وMDR من YMIN مواد عالية الجودة وتقنيات تصنيع متطورة لتصميم بنية حرارية محسّنة للمكثفات. يضمن ذلك أداءً مستقرًا حتى في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، مما يمنع تدهور قيمة المكثف أو تعطلّه بسبب ارتفاع درجة الحرارة. علاوة على ذلك، تتمتع هذه المكثفات بعمر أطول، مما يوفر دعمًا أكثر موثوقية لأنظمة إلكترونيات الطاقة.
ثالثًا، تتميز مكثفات سلسلتي MDP وMDR من YMIN بصغر حجمها وكثافة طاقتها العالية. فعلى سبيل المثال، في أنظمة القيادة الكهربائية بجهد 800 فولت، يتجه التوجه نحو استخدام أجهزة كربيد السيليكون (SiC) لتقليل حجم المكثفات والمكونات السلبية الأخرى، مما يعزز تصغير أنظمة التحكم الإلكترونية. وقد وظفت YMIN تقنية تصنيع أغشية مبتكرة، لا تزيد فقط من تكامل النظام وكفاءته بشكل عام، بل تقلل أيضًا من حجم النظام ووزنه، مما يعزز سهولة نقل الأجهزة ومرونتها.
بشكل عام، توفر سلسلة مكثفات YMIN DC-Link الفيلمية تحسناً بنسبة 30% في قدرة تحمل معدل تغير الجهد (dv/dt) وزيادة بنسبة 30% في العمر الافتراضي مقارنةً بالمكثفات الفيلمية الأخرى المتوفرة في السوق. وهذا لا يوفر موثوقية أفضل لدوائر SiC/IGBT فحسب، بل يوفر أيضاً فعالية من حيث التكلفة، مما يساهم في التغلب على عوائق السعر التي تحول دون انتشار استخدام المكثفات الفيلمية.
بصفتها شركة رائدة في مجالها، انخرطت YMIN بعمق في مجال المكثفات لأكثر من 20 عامًا. وقد استُخدمت مكثفاتها عالية الجهد بكفاءة عالية في مجالات متطورة مثل أنظمة شحن المركبات، ومحطات شحن الطاقة المتجددة، ومحولات الطاقة الشمسية، والروبوتات الصناعية لسنوات عديدة. يُعالج هذا الجيل الجديد من منتجات المكثفات الفيلمية تحدياتٍ عديدة في عمليات التحكم في إنتاج المكثفات الفيلمية ومعداتها، وقد حصل على شهادات موثوقية من كبرى الشركات العالمية، وحقق انتشارًا واسعًا، مما يُثبت موثوقية المنتج لعملاء كبار. في المستقبل، ستستثمر YMIN خبرتها التقنية الطويلة لدعم التطور السريع لقطاع الطاقة المتجددة من خلال منتجات مكثفات عالية الموثوقية وفعالة من حيث التكلفة.
للمزيد من المعلومات، يرجى زيارة الموقع الإلكتروني.www.ymin.cn.
تاريخ النشر: 7 يوليو 2024