سنقوم هذا الأسبوع بتحليل استخدام المكثفات الفيلمية بدلاً من المكثفات الإلكتروليتية في مكثفات وصلة التيار المستمر.سيتم تقسيم هذه المقالة إلى قسمين.

مع تطور صناعة الطاقة الجديدة، يتم استخدام تقنية التيار المتغير بشكل شائع وفقًا لذلك، وتحظى مكثفات DC-Link بأهمية خاصة باعتبارها أحد الأجهزة الرئيسية للاختيار.تتطلب مكثفات DC-Link في مرشحات التيار المستمر عمومًا سعة كبيرة ومعالجة تيار عالي وجهد عالي، وما إلى ذلك. وبمقارنة خصائص مكثفات الغشاء والمكثفات الإلكتروليتية وتحليل التطبيقات ذات الصلة، تخلص هذه الورقة إلى أنه في تصميمات الدوائر التي تتطلب جهد تشغيل عاليًا، تيار تموج عالي (Irms)، ومتطلبات الجهد الزائد، وعكس الجهد، وتيار التدفق العالي (dV/dt) والعمر الطويل.مع تطور تقنية ترسيب البخار المعدني وتقنية المكثفات الفيلمية، ستصبح المكثفات السينمائية اتجاهًا للمصممين لاستبدال المكثفات الإلكتروليتية من حيث الأداء والسعر في المستقبل.

ومع إدخال سياسات جديدة تتعلق بالطاقة وتطوير صناعة الطاقة الجديدة في مختلف البلدان، فإن تطوير الصناعات ذات الصلة في هذا المجال قد جلب فرصا جديدة.والمكثفات، باعتبارها صناعة منتجات أساسية ذات صلة بالمنبع، اكتسبت أيضًا فرصًا جديدة للتنمية.في مركبات الطاقة الجديدة والطاقة الجديدة، تعد المكثفات مكونات رئيسية في التحكم في الطاقة وإدارة الطاقة وعاكس الطاقة وأنظمة تحويل DC-AC التي تحدد عمر المحول.ومع ذلك، في العاكس، يتم استخدام طاقة التيار المستمر كمصدر طاقة الإدخال، والذي يتم توصيله بالعاكس من خلال ناقل DC، وهو ما يسمى DC-Link أو دعم DC.نظرًا لأن العاكس يستقبل RMS عالية وتيارات نبض الذروة من DC-Link، فإنه يولد جهد نبضي عالي على DC-Link، مما يجعل من الصعب على العاكس الصمود.لذلك، هناك حاجة إلى مكثف DC-Link لامتصاص تيار النبض العالي من DC-Link ومنع تقلب جهد النبض العالي للعاكس ضمن النطاق المقبول؛ومن ناحية أخرى، فإنه يمنع أيضًا تأثر العاكسات بتجاوز الجهد الكهربي والجهد الزائد العابر على وصلة DC-Link.

يظهر الشكلان 1 و2 رسمًا تخطيطيًا لاستخدام مكثفات DC-Link في الطاقة الجديدة (بما في ذلك توليد طاقة الرياح وتوليد الطاقة الكهروضوئية) وأنظمة قيادة محركات مركبات الطاقة الجديدة.

يوضح الشكل 1 طوبولوجيا دائرة محول طاقة الرياح، حيث C1 هو DC-Link (مدمج بشكل عام في الوحدة)، وC2 هو امتصاص IGBT، وC3 هو ترشيح LC (الجانب الصافي)، وC4 هو تصفية DV/DT من جانب الدوار.يوضح الشكل 2 تقنية دائرة محول الطاقة الكهروضوئية، حيث C1 هو تصفية DC، وC2 هو تصفية EMI، وC4 هو DC-Link، وC6 هو تصفية LC (جانب الشبكة)، وC3 هو تصفية DC، وC5 هو امتصاص IPM/IGBT.يوضح الشكل 3 نظام قيادة المحرك الرئيسي في نظام مركبات الطاقة الجديدة، حيث C3 هو DC-Link وC4 هو مكثف امتصاص IGBT.

في تطبيقات الطاقة الجديدة المذكورة أعلاه، تكون مكثفات DC-Link، كجهاز رئيسي، مطلوبة لتحقيق موثوقية عالية وعمر طويل في أنظمة توليد طاقة الرياح وأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية وأنظمة مركبات الطاقة الجديدة، لذا فإن اختيارها مهم بشكل خاص.فيما يلي مقارنة بين خصائص المكثفات الفيلمية والمكثفات الإلكتروليتية وتحليلها في تطبيق مكثف DC-Link.

1. مقارنة الميزات

1.1 المكثفات السينمائية

تم تقديم مبدأ تقنية تعدين الأفلام لأول مرة: يتم تبخير طبقة رقيقة بدرجة كافية من المعدن على سطح وسائط الأغشية الرقيقة.وفي حالة وجود خلل في الوسط، تكون الطبقة قادرة على التبخر وبالتالي عزل البقعة المعيبة للحماية، وهي ظاهرة تعرف بالشفاء الذاتي.

يوضح الشكل 4 مبدأ طلاء المعدنة، حيث تتم معالجة وسائط الأغشية الرقيقة مسبقًا (إكليل خلاف ذلك) قبل التبخير بحيث يمكن للجزيئات المعدنية أن تلتصق بها.يتم تبخير المعدن عن طريق الذوبان عند درجة حرارة عالية تحت فراغ (1400 درجة مئوية إلى 1600 درجة مئوية للألمنيوم ومن 400 درجة مئوية إلى 600 درجة مئوية للزنك)، ويتكثف بخار المعدن على سطح الفيلم عندما يلتقي بالفيلم المبرد (درجة حرارة تبريد الفيلم). -25 درجة مئوية إلى -35 درجة مئوية)، وبالتالي تشكيل طلاء معدني.أدى تطوير تكنولوجيا المعدنة إلى تحسين قوة العزل الكهربائي للفيلم العازل لكل وحدة سمك، ويمكن أن يصل تصميم المكثف لتطبيق النبض أو التفريغ للتكنولوجيا الجافة إلى 500 فولت / ميكرومتر، ويمكن أن يصل تصميم المكثف لتطبيق مرشح التيار المستمر إلى 250 فولت / ميكرومتر.ينتمي مكثف DC-Link إلى الأخير، ووفقًا لـ IEC61071 لتطبيق إلكترونيات الطاقة، يمكن للمكثف أن يتحمل صدمات الجهد الشديدة، ويمكن أن يصل إلى ضعف الجهد المقنن.

لذلك، يحتاج المستخدم فقط إلى مراعاة جهد التشغيل المقنن المطلوب لتصميمه.تتميز مكثفات الأفلام الممعدنة بـ ESR منخفض، مما يسمح لها بمقاومة تيارات تموج أكبر؛يفي ESL السفلي بمتطلبات تصميم الحث المنخفض للعاكسات ويقلل من تأثير التذبذب عند تبديل الترددات.

تحدد جودة الفيلم العازل وجودة طلاء المعدن وتصميم المكثف وعملية التصنيع خصائص الشفاء الذاتي للمكثفات المعدنية.إن الفيلم العازل المستخدم في مكثفات DC-Link المصنعة هو في الأساس فيلم OPP.

سيتم نشر محتوى الفصل 1.2 في مقالة الأسبوع المقبل.