Un bon cheval mérite une bonne selle ! Pour exploiter pleinement les avantages des composants SiC, il est également nécessaire d'associer le circuit à des condensateurs adaptés. De la commande de transmission principale des véhicules électriques aux nouvelles applications énergétiques à forte puissance comme les onduleurs photovoltaïques, les condensateurs à film se généralisent progressivement, et le marché a un besoin urgent de produits performants et rentables.
Récemment, Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd. a lancé des condensateurs à film supportant le courant continu. Ces condensateurs présentent quatre avantages exceptionnels, les rendant parfaitement adaptés aux IGBT de septième génération d'Infineon. Ils contribuent également à relever les défis de stabilité, de fiabilité, de miniaturisation et de coût des systèmes SiC.
Les condensateurs à film atteignent une pénétration de près de 90 % dans les applications d'entraînement principal. Pourquoi le SiC et les IGBT en ont-ils besoin ?
Ces dernières années, avec le développement rapide de nouvelles industries énergétiques telles que le stockage d'énergie, la recharge et les véhicules électriques (VE), la demande en condensateurs de liaison CC a fortement augmenté. En termes simples, les condensateurs de liaison CC agissent comme des tampons dans les circuits, absorbant les courants pulsés élevés provenant de l'extrémité du bus et lissant la tension du bus, protégeant ainsi les commutateurs IGBT et MOSFET SiC des courants pulsés élevés et des tensions transitoires.
Les condensateurs électrolytiques en aluminium sont généralement utilisés dans les applications de support CC. Cependant, avec l'augmentation de la tension de bus des véhicules à énergies nouvelles de 400 V à 800 V et l'évolution des systèmes photovoltaïques vers 1 500 V, voire 2 000 V, la demande de condensateurs à film augmente considérablement.
Les données montrent qu'en 2022, la capacité installée des onduleurs de commande électrique à condensateurs à film DC-Link a atteint 5,1117 millions d'unités, soit 88,7 % de la capacité installée totale des commandes électroniques. Des entreprises leaders du secteur des commandes électroniques telles que Fudi Power, Tesla, Inovance Technology, Nidec et Wiran Power utilisent toutes des condensateurs à film DC-Link dans leurs onduleurs de commande, avec un ratio de capacité installée combiné atteignant 82,9 %. Cela indique que les condensateurs à film ont remplacé les condensateurs électrolytiques comme solution dominante sur le marché de la commande électrique.
Cela est dû au fait que la résistance à la tension maximale des condensateurs électrolytiques en aluminium est d'environ 630 V. Dans les applications haute tension et haute puissance supérieures à 700 V, plusieurs condensateurs électrolytiques doivent être connectés en série et en parallèle pour répondre aux exigences d'utilisation, ce qui entraîne des pertes d'énergie supplémentaires, des coûts de nomenclature et des problèmes de fiabilité.
Une étude de l'Université de Malaisie indique que les condensateurs électrolytiques sont généralement utilisés dans la liaison CC des onduleurs demi-ponts IGBT silicium, mais que des surtensions peuvent survenir en raison de leur résistance série équivalente (ESR) élevée. Comparés aux solutions IGBT silicium, les MOSFET SiC présentent des fréquences de commutation plus élevées, ce qui entraîne des amplitudes de surtension plus importantes dans la liaison CC des onduleurs demi-ponts. Cela peut entraîner une dégradation des performances du dispositif, voire son endommagement, car la fréquence de résonance des condensateurs électrolytiques n'est que de 4 kHz, ce qui est insuffisant pour absorber l'ondulation de courant des onduleurs MOSFET SiC.
Par conséquent, dans les applications CC exigeant une fiabilité accrue, telles que les onduleurs de moteurs électriques et photovoltaïques, les condensateurs à film sont généralement choisis. Comparés aux condensateurs électrolytiques en aluminium, leurs avantages en termes de performances incluent une résistance à la tension plus élevée, une résistance série équivalente plus faible, l'absence de polarité, des performances plus stables et une durée de vie plus longue, permettant une conception de système plus fiable avec une meilleure résistance à l'ondulation.
De plus, l'utilisation de condensateurs à film dans le système permet de tirer parti des avantages des MOSFET SiC en termes de haute fréquence et de faibles pertes, réduisant ainsi considérablement la taille et le poids des composants passifs (inductances, transformateurs, condensateurs) du système. Selon les recherches de Wolfspeed, un onduleur IGBT à base de silicium de 10 kW nécessite 22 condensateurs électrolytiques en aluminium, tandis qu'un onduleur SiC de 40 kW n'en nécessite que 8, ce qui réduit considérablement la surface du circuit imprimé.
YMIN lance de nouveaux condensateurs à film offrant quatre avantages majeurs pour soutenir le secteur des nouvelles énergies
Pour répondre aux besoins urgents du marché, YMIN a récemment lancé les séries MDP et MDR de condensateurs à film supportant le courant continu. Grâce à des procédés de fabrication avancés et à des matériaux de haute qualité, ces condensateurs sont parfaitement compatibles avec les exigences de fonctionnement des MOSFET SiC et des IGBT à base de silicium des leaders mondiaux des semi-conducteurs de puissance tels qu'Infineon.
Les condensateurs à film des séries MDP et MDR de YMIN présentent plusieurs caractéristiques notables : une résistance série équivalente (ESR) plus faible, une tension nominale plus élevée, un courant de fuite plus faible et une stabilité de température plus élevée.
Tout d'abord, les condensateurs à film YMIN présentent une conception à faible ESR, réduisant efficacement la contrainte de tension lors de la commutation des MOSFET SiC et des IGBT à base de silicium, minimisant ainsi les pertes et améliorant l'efficacité globale du système. De plus, ces condensateurs ont une tension nominale plus élevée, capables de supporter des conditions de tension plus élevées et d'assurer un fonctionnement stable du système.
Les séries MDP et MDR de condensateurs à film YMIN offrent des plages de capacité de 5 uF à 150 uF et 50 uF à 3 000 uF, et des plages de tension de 350 V à 1 500 V et 350 V à 2 200 V, respectivement.
Deuxièmement, les derniers condensateurs à film d'YMIN présentent un courant de fuite plus faible et une meilleure stabilité en température. Dans le cas des systèmes de contrôle électronique des véhicules électriques, généralement de forte puissance, la génération de chaleur qui en résulte peut affecter considérablement la durée de vie et la fiabilité des condensateurs à film. Pour y remédier, les séries MDP et MDR d'YMIN intègrent des matériaux de haute qualité et des techniques de fabrication avancées pour concevoir une structure thermique améliorée. Cela garantit des performances stables même dans des environnements à haute température, évitant ainsi la dégradation de la valeur des condensateurs ou leur défaillance due à l'augmentation de la température. De plus, ces condensateurs ont une durée de vie plus longue, offrant un support plus fiable aux systèmes électroniques de puissance.
Troisièmement, les condensateurs des séries MDP et MDR de YMIN se caractérisent par une taille plus compacte et une densité de puissance plus élevée. Par exemple, dans les systèmes d'entraînement électrique 800 V, la tendance est à l'utilisation de composants SiC pour réduire la taille des condensateurs et autres composants passifs, favorisant ainsi la miniaturisation des commandes électroniques. YMIN a adopté une technologie innovante de fabrication de films, qui non seulement améliore l'intégration et l'efficacité globales du système, mais réduit également sa taille et son poids, améliorant ainsi sa portabilité et sa flexibilité.
Globalement, la série de condensateurs à film DC-Link de YMIN offre une amélioration de 30 % de la tenue aux tensions continues (dv/dt) et une augmentation de 30 % de la durée de vie par rapport aux autres condensateurs à film du marché. Cela améliore non seulement la fiabilité des circuits SiC/IGBT, mais aussi la rentabilité, surmontant ainsi les barrières tarifaires liées à l'utilisation généralisée des condensateurs à film.
Pionnier du secteur, YMIN est profondément impliqué dans le domaine des condensateurs depuis plus de 20 ans. Ses condensateurs haute tension sont utilisés avec succès depuis de nombreuses années dans des domaines haut de gamme tels que les batteries embarquées, les nouvelles piles de charge, les onduleurs photovoltaïques et les robots industriels. Cette nouvelle génération de condensateurs à film résout divers défis liés au contrôle des processus de production et aux équipements de ces condensateurs. Elle a obtenu la certification de fiabilité auprès de grandes entreprises mondiales et a été largement utilisée, prouvant ainsi sa fiabilité auprès de clients plus importants. À l'avenir, YMIN s'appuiera sur son expertise technique de longue date pour soutenir le développement rapide du secteur des nouvelles énergies grâce à des condensateurs hautement fiables et économiques.
Pour plus d'informations, veuillez visiterwww.ymin.cn.
Date de publication : 07/07/2024