Ein gutes Pferd verdient einen guten Sattel! Um die Vorteile von SiC-Geräten voll auszuschöpfen, ist es außerdem notwendig, das Schaltungssystem mit geeigneten Kondensatoren zu koppeln. Von der Hauptantriebssteuerung in Elektrofahrzeugen bis hin zu leistungsstarken neuen Energieszenarien wie Photovoltaik-Wechselrichtern werden Folienkondensatoren allmählich zum Mainstream, und der Markt benötigt dringend kostengünstige Produkte.
Vor Kurzem hat Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. DC-Trägerfolienkondensatoren auf den Markt gebracht, die über vier herausragende Vorteile verfügen, die sie für die IGBTs der siebten Generation von Infineon geeignet machen. Sie tragen auch dazu bei, die Herausforderungen in Bezug auf Stabilität, Zuverlässigkeit, Miniaturisierung und Kosten in SiC-Systemen zu bewältigen.
Folienkondensatoren erreichen in Hauptantriebsanwendungen eine Durchdringung von fast 90 %. Warum brauchen SiC und IGBT sie?
In den letzten Jahren ist mit der rasanten Entwicklung neuer Energiebranchen wie Energiespeicherung, Laden und Elektrofahrzeugen (EVs) die Nachfrage nach DC-Link-Kondensatoren rapide gestiegen. Einfach ausgedrückt fungieren DC-Link-Kondensatoren als Puffer in Schaltkreisen, absorbieren hohe Impulsströme vom Busende und glätten die Busspannung und schützen so IGBT- und SiC-MOSFET-Schalter vor hohen Impulsströmen und transienten Spannungsstößen.
Typischerweise werden Aluminium-Elektrolytkondensatoren in DC-Unterstützungsanwendungen verwendet. Da jedoch die Busspannung von New-Energy-Fahrzeugen von 400 V auf 800 V ansteigt und sich Photovoltaikanlagen in Richtung 1500 V und sogar 2000 V bewegen, steigt die Nachfrage nach Folienkondensatoren erheblich.
Daten zeigen, dass im Jahr 2022 die installierte Kapazität von Wechselrichtern für elektrische Antriebe auf Basis von DC-Link-Folienkondensatoren 5,1117 Millionen Einheiten erreichte, was 88,7 % der gesamten installierten Kapazität elektronischer Steuerungen ausmacht. Führende elektronische Steuerungsunternehmen wie Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec und Wiran Power verwenden alle DC-Link-Folienkondensatoren in ihren Antriebswechselrichtern mit einem kombinierten installierten Kapazitätsverhältnis von bis zu 82,9 %. Dies deutet darauf hin, dass Folienkondensatoren die Elektrolytkondensatoren als Mainstream auf dem Markt für Elektroantriebe abgelöst haben.
Dies liegt daran, dass die maximale Spannungsfestigkeit von Aluminium-Elektrolytkondensatoren etwa 630 V beträgt. Bei Hochspannungs- und Hochleistungsanwendungen über 700 V müssen mehrere Elektrolytkondensatoren in Reihe und parallel geschaltet werden, um die Nutzungsanforderungen zu erfüllen, was zu zusätzlichen Energieverlusten, Stücklistenkosten und Zuverlässigkeitsproblemen führt.
Eine Forschungsarbeit der Universität Malaysia weist darauf hin, dass Elektrolytkondensatoren typischerweise im Gleichstromzwischenkreis von Silizium-IGBT-Halbbrückenwechselrichtern verwendet werden, es jedoch aufgrund des hohen äquivalenten Serienwiderstands (ESR) von Elektrolytkondensatoren zu Spannungsspitzen kommen kann. Im Vergleich zu siliziumbasierten IGBT-Lösungen weisen SiC-MOSFETs höhere Schaltfrequenzen auf, was zu höheren Spannungsstoßamplituden im Zwischenkreis von Halbbrückenwechselrichtern führt. Dies kann zu einer Verschlechterung der Geräteleistung oder sogar zu Schäden führen, da die Resonanzfrequenz von Elektrolytkondensatoren nur 4 kHz beträgt und nicht ausreicht, um die Stromwelligkeit von SiC-MOSFET-Wechselrichtern zu absorbieren.
Daher werden bei Gleichstromanwendungen mit höheren Zuverlässigkeitsanforderungen, wie beispielsweise Wechselrichtern für elektrische Antriebe und Photovoltaik-Wechselrichtern, üblicherweise Folienkondensatoren gewählt. Zu ihren Leistungsvorteilen im Vergleich zu Aluminium-Elektrolytkondensatoren gehören ein höherer Spannungswiderstand, ein geringerer ESR, keine Polarität, eine stabilere Leistung und eine längere Lebensdauer, was ein zuverlässigeres Systemdesign mit stärkerer Welligkeitsbeständigkeit ermöglicht.
Darüber hinaus können durch den Einsatz von Folienkondensatoren im System die Hochfrequenz- und Verlustvorteile von SiC-MOSFETs mehrfach genutzt werden, wodurch Größe und Gewicht passiver Komponenten (Induktivitäten, Transformatoren, Kondensatoren) im System erheblich reduziert werden. Laut Wolfspeed-Forschung benötigt ein 10-kW-IGBT-Wechselrichter auf Siliziumbasis 22 Aluminium-Elektrolytkondensatoren, während ein 40-kW-SiC-Wechselrichter nur 8 Folienkondensatoren benötigt, was die Leiterplattenfläche erheblich reduziert.
YMIN bringt neue Folienkondensatoren mit vier großen Vorteilen auf den Markt, um die neue Energiebranche zu unterstützen
Um dringenden Marktanforderungen gerecht zu werden, hat YMIN kürzlich die MDP- und MDR-Serie von DC-Trägerfolienkondensatoren auf den Markt gebracht. Durch den Einsatz fortschrittlicher Herstellungsverfahren und hochwertiger Materialien sind diese Kondensatoren perfekt mit den Betriebsanforderungen von SiC-MOSFETs und siliziumbasierten IGBTs von weltweit führenden Leistungshalbleitern wie Infineon kompatibel.
Die Folienkondensatoren der Serien MDP und MDR von YMIN weisen mehrere bemerkenswerte Merkmale auf: niedrigerer äquivalenter Serienwiderstand (ESR), höhere Nennspannung, geringerer Leckstrom und höhere Temperaturstabilität.
Erstens verfügen die Folienkondensatoren von YMIN über ein Design mit niedrigem ESR, wodurch die Spannungsbelastung beim Schalten von SiC-MOSFETs und siliziumbasierten IGBTs wirksam reduziert wird, wodurch Kondensatorverluste minimiert und die Gesamtsystemeffizienz verbessert werden. Darüber hinaus verfügen diese Kondensatoren über eine höhere Nennspannung, können höheren Spannungsbedingungen standhalten und einen stabilen Systembetrieb gewährleisten.
Die YMIN-Folienkondensatoren der Serien MDP und MDR bieten Kapazitätsbereiche von 5 uF bis 150 uF und 50 uF bis 3000 uF sowie Spannungsbereiche von 350 V bis 1500 V bzw. 350 V bis 2200 V.
Zweitens weisen die neuesten Folienkondensatoren von YMIN einen geringeren Leckstrom und eine höhere Temperaturstabilität auf. Bei elektronischen Steuersystemen von Elektrofahrzeugen, die typischerweise über eine hohe Leistung verfügen, kann die entstehende Wärmeentwicklung die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Folienkondensatoren erheblich beeinträchtigen. Um diesem Problem zu begegnen, nutzen die MDP- und MDR-Serien von YMIN hochwertige Materialien und fortschrittliche Fertigungstechniken, um eine verbesserte thermische Struktur für die Kondensatoren zu entwickeln. Dies gewährleistet eine stabile Leistung auch in Umgebungen mit hohen Temperaturen und verhindert eine Verschlechterung des Kondensatorwerts oder einen Ausfall aufgrund eines Temperaturanstiegs. Darüber hinaus haben diese Kondensatoren eine längere Lebensdauer und bieten eine zuverlässigere Unterstützung für leistungselektronische Systeme.
Drittens zeichnen sich die Kondensatoren der Serien MDP und MDR von YMIN durch eine kleinere Größe und eine höhere Leistungsdichte aus. Beispielsweise geht bei 800-V-Elektroantriebssystemen der Trend dahin, SiC-Geräte zu verwenden, um die Größe von Kondensatoren und anderen passiven Komponenten zu reduzieren und so die Miniaturisierung elektronischer Steuerungen voranzutreiben. YMIN hat eine innovative Folienherstellungstechnologie eingesetzt, die nicht nur die Gesamtsystemintegration und -effizienz erhöht, sondern auch die Systemgröße und das Systemgewicht reduziert und so die Portabilität und Flexibilität der Geräte verbessert.
Insgesamt bietet die DC-Link-Folienkondensatorserie von YMIN im Vergleich zu anderen Folienkondensatoren auf dem Markt eine um 30 % verbesserte du/dt-Belastbarkeit und eine um 30 % längere Lebensdauer. Dies sorgt nicht nur für eine höhere Zuverlässigkeit der SiC/IGBT-Schaltungen, sondern bietet auch eine bessere Kosteneffizienz und überwindet die Preisbarrieren bei der weit verbreiteten Anwendung von Folienkondensatoren.
Als Branchenpionier engagiert sich YMIN seit über 20 Jahren intensiv im Kondensatorbereich. Seine Hochspannungskondensatoren werden seit vielen Jahren stabil in High-End-Bereichen wie Bord-OBC, neuen Energieladesäulen, Photovoltaik-Wechselrichtern und Industrierobotern eingesetzt. Diese neue Generation von Filmkondensatorprodukten löst verschiedene Herausforderungen bei der Steuerung und Ausrüstung von Filmkondensatorproduktionsprozessen, hat die Zuverlässigkeitszertifizierung bei führenden globalen Unternehmen abgeschlossen und eine groß angelegte Anwendung erreicht, wodurch die Zuverlässigkeit des Produkts bei größeren Kunden bewiesen wurde. In Zukunft wird YMIN seine langfristige technische Ansammlung nutzen, um die schnelle Entwicklung der neuen Energiebranche mit hochzuverlässigen und kostengünstigen Kondensatorprodukten zu unterstützen.
Weitere Informationen finden Sie unterwww.ymin.cn.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07.07.2024