Ein gutes Pferd verdient einen guten Sattel! Um die Vorteile von SiC-Bauelementen voll auszuschöpfen, ist es zudem notwendig, das Schaltungssystem mit geeigneten Kondensatoren zu kombinieren. Von der Hauptantriebssteuerung in Elektrofahrzeugen bis hin zu leistungsstarken neuen Energieszenarien wie Photovoltaik-Wechselrichtern werden Folienkondensatoren zunehmend zum Mainstream, und der Markt benötigt dringend kostengünstige Produkte.
Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. hat kürzlich DC-Support-Folienkondensatoren auf den Markt gebracht. Diese zeichnen sich durch vier herausragende Vorteile aus und eignen sich daher für die IGBTs der siebten Generation von Infineon. Sie tragen außerdem dazu bei, die Herausforderungen hinsichtlich Stabilität, Zuverlässigkeit, Miniaturisierung und Kosten in SiC-Systemen zu bewältigen.
Folienkondensatoren erreichen in Hauptantriebsanwendungen eine Durchdringung von fast 90 %. Warum benötigen SiC und IGBT sie?
In den letzten Jahren ist mit der rasanten Entwicklung neuer Energiebranchen wie Energiespeicherung, Ladetechnik und Elektrofahrzeugen die Nachfrage nach Zwischenkreiskondensatoren stark gestiegen. Vereinfacht ausgedrückt fungieren Zwischenkreiskondensatoren als Puffer in Schaltkreisen, absorbieren hohe Impulsströme vom Busende und glätten die Busspannung. So schützen sie IGBT- und SiC-MOSFET-Schalter vor hohen Impulsströmen und transienten Spannungseinwirkungen.
Aluminium-Elektrolytkondensatoren werden üblicherweise in Gleichstromversorgungsanwendungen eingesetzt. Da die Busspannung von Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnik von 400 V auf 800 V ansteigt und Photovoltaikanlagen auf 1500 V und sogar 2000 V anwachsen, steigt die Nachfrage nach Folienkondensatoren jedoch deutlich an.
Daten zeigen, dass die installierte Kapazität von Wechselrichtern für elektrische Antriebe auf Basis von DC-Link-Folienkondensatoren im Jahr 2022 5,1117 Millionen Einheiten erreichte, was 88,7 % der gesamten installierten Kapazität elektronischer Steuerungen entspricht. Führende Unternehmen für elektronische Steuerungen wie Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec und Wiran Power verwenden DC-Link-Folienkondensatoren in ihren Wechselrichtern mit einer kombinierten installierten Kapazität von bis zu 82,9 %. Dies deutet darauf hin, dass Folienkondensatoren Elektrolytkondensatoren als Standard im Markt für elektrische Antriebe 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 zusätzlichen Energieverlust, Stücklistenkosten und Zuverlässigkeitsprobleme mit sich bringt.
Eine Forschungsarbeit der Universität Malaysia zeigt, dass Elektrolytkondensatoren typischerweise im Zwischenkreis von Silizium-IGBT-Halbbrückenwechselrichtern eingesetzt werden. Aufgrund des hohen äquivalenten Serienwiderstands (ESR) von Elektrolytkondensatoren können jedoch Spannungsspitzen auftreten. Im Vergleich zu siliziumbasierten IGBT-Lösungen weisen SiC-MOSFETs höhere Schaltfrequenzen auf, was zu höheren Spannungsspitzenamplituden im Zwischenkreis von Halbbrückenwechselrichtern führt. Dies kann zu Leistungseinbußen oder sogar zu Geräteschäden führen, da die Resonanzfrequenz von Elektrolytkondensatoren nur 4 kHz beträgt und damit nicht ausreicht, um die Stromwelligkeit von SiC-MOSFET-Wechselrichtern zu absorbieren.
Daher werden in Gleichstromanwendungen mit höheren Zuverlässigkeitsanforderungen, wie z. B. Wechselrichtern für elektrische Antriebe und Photovoltaik-Wechselrichtern, typischerweise Folienkondensatoren gewählt. Im Vergleich zu Aluminium-Elektrolytkondensatoren bieten sie Leistungsvorteile wie höhere Spannungsfestigkeit, niedrigeren ESR, keine Polarität, stabilere Leistung und längere Lebensdauer. Dies ermöglicht ein zuverlässigeres Systemdesign mit höherer Welligkeitsbeständigkeit.
Darüber hinaus kann der Einsatz von Folienkondensatoren im System die Vorteile von SiC-MOSFETs hinsichtlich hoher Frequenz und geringer Verluste mehrfach nutzen und so Größe und Gewicht passiver Komponenten (Induktivitäten, Transformatoren, Kondensatoren) im System deutlich reduzieren. Laut Wolfspeed-Forschung benötigt ein 10-kW-Silizium-basierter IGBT-Wechselrichter 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 der dringenden Marktnachfrage gerecht zu werden, hat YMIN kürzlich die DC-Support-Filmkondensatoren der Serien MDP und MDR auf den Markt gebracht. Dank fortschrittlicher Fertigungsverfahren und hochwertiger Materialien sind diese Kondensatoren perfekt auf die Betriebsanforderungen von SiC-MOSFETs und siliziumbasierten IGBTs von weltweit führenden Leistungshalbleiterherstellern wie Infineon abgestimmt.
Die Folienkondensatoren der Serien MDP und MDR von YMIN weisen mehrere bemerkenswerte Eigenschaften auf: niedrigerer äquivalenter Serienwiderstand (ESR), höhere Nennspannung, niedrigerer Leckstrom und höhere Temperaturstabilität.
Erstens zeichnen sich die Folienkondensatoren von YMIN durch ein Low-ESR-Design aus, das die Spannungsbelastung beim Schalten von SiC-MOSFETs und siliziumbasierten IGBTs effektiv reduziert, wodurch Kondensatorverluste minimiert und die Gesamtsystemeffizienz verbessert wird. Darüber hinaus verfügen diese Kondensatoren über eine höhere Nennspannung, halten höheren Spannungsbedingungen stand und gewährleisten einen stabilen Systembetrieb.
Die YMIN-Folienkondensatoren der Serien MDP und MDR bieten Kapazitätsbereiche von 5µF–150µF und 50µF–3000µF sowie Spannungsbereiche von 350 V–1500 V bzw. 350 V–2200 V.
Zweitens zeichnen sich die neuesten Folienkondensatoren von YMIN durch einen geringeren Leckstrom und eine höhere Temperaturstabilität aus. Bei elektronischen Steuerungssystemen von Elektrofahrzeugen, die typischerweise hohe Leistungen erbringen, kann die entstehende Wärmeentwicklung die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Folienkondensatoren erheblich beeinträchtigen. Um diesem Problem entgegenzuwirken, verwenden die Serien MDP und MDR von YMIN hochwertige Materialien und fortschrittliche Fertigungstechniken, um eine verbesserte thermische Struktur der Kondensatoren zu entwickeln. Dies gewährleistet eine stabile Leistung auch in Hochtemperaturumgebungen und verhindert eine Verschlechterung des Kondensatorwerts oder einen Ausfall durch Temperaturanstieg. Darüber hinaus haben diese Kondensatoren eine längere Lebensdauer und bieten eine zuverlässigere Unterstützung für Leistungselektroniksysteme.
Drittens zeichnen sich die Kondensatoren der MDP- und MDR-Serie von YMIN durch geringere Abmessungen und eine höhere Leistungsdichte aus. Beispielsweise geht der Trend in 800-V-Elektroantriebssystemen zum Einsatz von SiC-Bauelementen, um die Größe von Kondensatoren und anderen passiven Komponenten zu reduzieren und so die Miniaturisierung elektronischer Steuerungen voranzutreiben. YMIN setzt auf innovative Folienherstellungstechnologie, die nicht nur die Gesamtsystemintegration und -effizienz erhöht, sondern auch Systemgröße und -gewicht reduziert und so die Tragbarkeit und Flexibilität der Geräte verbessert.
Insgesamt bietet die DC-Link-Folienkondensatorserie von YMIN eine um 30 % verbesserte dv/dt-Festigkeit und eine um 30 % längere Lebensdauer im Vergleich zu anderen Folienkondensatoren auf dem Markt. Dies sorgt nicht nur für eine höhere Zuverlässigkeit von SiC/IGBT-Schaltungen, sondern auch für eine bessere Wirtschaftlichkeit und überwindet die Preisbarrieren für den breiten Einsatz von Folienkondensatoren.
Als Branchenpionier ist YMIN seit über 20 Jahren im Kondensatorenbereich tätig. Seine Hochspannungskondensatoren werden seit vielen Jahren zuverlässig in High-End-Bereichen wie Onboard-OBC, Ladesäulen für neue Energien, Photovoltaik-Wechselrichtern und Industrierobotern eingesetzt. Diese neue Generation von Folienkondensatoren löst verschiedene Herausforderungen bei der Prozesssteuerung und -ausrüstung für Folienkondensatoren, hat die Zuverlässigkeitszertifizierung bei führenden globalen Unternehmen abgeschlossen und wird in großem Maßstab eingesetzt, was die Zuverlässigkeit des Produkts gegenüber Großkunden beweist. YMIN wird seine langjährige technische Erfahrung nutzen, um die rasante Entwicklung der neuen Energiebranche mit hochzuverlässigen und kostengünstigen Kondensatorprodukten zu unterstützen.
Weitere Informationen finden Sie unterwww.ymin.cn.
Beitragszeit: 07.07.2024