Nuolatinės srovės -nuolatinės srovės jungties plėvelės kondensatorių technologijos, skirtos naujoms energijos transporto priemonėms, analizė: pagrindinės dizaino ir taikymo tendencijos, skirtos didelio-patikimumo nuolatinės srovės jungties sistemoms

Sparčiai vystantis naujų energetinių transporto priemonių (NEV) pramonei, elektrinės pavaros sistemos reikalauja didesnio efektyvumo, didesnio galios tankio ir ilgalaikio{0}}patikimo veikimo. NEV jėgos pavarą pirmiausia sudaro traukos akumuliatorius, elektros variklis ir variklio valdymo sistema; keitiklis tarnauja kaip svarbi jungtis tarp akumuliatoriaus ir pavaros variklio ir atlieka tokias esmines užduotis kaip nuolatinės srovės energijos konvertavimas, galios reguliavimas ir dinaminis atsakas.

 

Inverterio sistemoje DC{0}}Link kondensatorius atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį stabilizuodamas nuolatinės srovės magistralės įtampą, sugerdamas aukšto-dažnio bangavimo sroves, sušvelnindamas įtampos svyravimus ir pagerindamas maitinimo įrenginių perjungimo našumą. NEV tobulėjant prie aukštos-įtampos platformų, aukšto-dažnio perjungimo ir didelio galios tankio, tradiciniams elektrolitiniams kondensatoriams vis labiau sunku patenkinti sistemos reikalavimus, susijusius su eksploatavimo trukme, patikimumu ir aukšto{5}}dažnio našumu. Todėl DC-Link plėvelės kondensatoriai-, naudojantys metalizuotos polipropileno plėvelės technologiją-, tapo tinkamiausiu NEV elektroninių valdymo sistemų pasirinkimu.

 

NEV elektrinėje architektūroje laidžios struktūros, jungiančios akumuliatoriaus sistemą, keitiklį ir galios modulius, turi atitikti didelę srovės perdavimą, tuo pačiu sumažinant parazitinius parametrus. Todėl akumuliatoriaus šynos ir didelio našumo{1}}kondensatoriaus jungties struktūra dažnai suprojektuotos kaip integruotas blokas, siekiant sumažinti nuostolius ir elektromagnetinius trukdžius srovės kilpoje.

 

 

 

NEV pavarų sistemose paprastai naudojami IGBT arba SiC maitinimo moduliai galiai konvertuoti. Didelės spartos perjungimo metu šie galios moduliai sukuria didelius įtampos ir srovės pokyčius; be stabilios energijos buferio struktūros nuolatinės srovės magistralėje gali atsirasti įtampos svyravimų, padidėti perjungimo nuostoliai ir sumažėti sistemos patikimumas.

 

DC-Sąsaja plėvelės kondensatoriai pirmiausia naudojami traukos akumuliatoriaus DC išėjimui prijungti prie keitiklio įvesties, išlaikant magistralės įtampos stabilumą dėl greito įkrovimo ir iškrovimo. Kartu jie sušvelnina pereinamuosius viršįtampius, atsirandančius perjungiant galios įrenginius, užtikrindami stabilią elektros aplinką visai elektros pavaros sistemai.

 

Šiuolaikinės NEV elektroninės valdymo sistemos dažnai pasižymi kompaktišku dizainu, reikalaujančiu suderinto kondensatorių modulių, laidžių jungčių ir maitinimo komponentų išdėstymo. Pavyzdžiui, EV kondensatoriaus šynos-svarbiausias laidus komponentas, jungiantis kondensatorių ir maitinimo modulį-efektyviai sutrumpina srovės kelius, sumažina kilpos induktyvumą ir pagerina sistemos dinamiškumą.

 

 

Plėvelės kondensatoriai naudoja metalizuotą plėvelę kaip dielektrinę struktūrą. Kai lokalizuota sritis patiria nedidelį dielektriko gedimą, metalizuotas sluoksnis akimirksniu išgaruoja, kad izoliuotų sugedusią sritį, todėl kondensatorius gali toliau normaliai veikti; ši savybė žinoma kaip savigydos gebėjimas{1}}.

 

Skirtingai nuo elektrolitinių kondensatorių, kurių veikimas gali pablogėti dėl elektrolito senėjimo arba kylančios temperatūros, plėveliniai kondensatoriai pasižymi puikiu viršįtampio tolerancija ir stabilumu, todėl yra geriau pritaikyti ilgalaikėje naujų energiją naudojančių transporto priemonių eksploatavimo aplinkoje.

 

Aukštos{0}}tampos jėgos pavaros sistemose kondensatoriai turi atlaikyti dažnus įtampos svyravimus; todėl jungčių konstrukcijoms-tokioms kaip elektromobilių plėvelės kondensatorių šynoms- reikia puikių izoliacinių savybių ir mechaninio patikimumo, kad būtų užtikrintas saugus ir ilgalaikis veikimas.

 

 

 

Naujos energijos transporto priemonės veikia sudėtingoje aplinkoje, susiduriant su įvairiomis sąlygomis, tokiomis kaip šaltas užvedimas, veikimas aukštoje{0}}temperatūroje ir nuolatinės apkrovos.

 

Aukštos{0}}temperatūrinės polipropileno plėvelės medžiagos pasižymi puikiu terminiu stabilumu ir mažu talpos kitimo greičiu, todėl išlaiko pastovų veikimą plačiame temperatūrų diapazone.

 

Nors kai kurios tradicinės kondensatorių medžiagos yra jautrios temperatūros svyravimams, plėveliniai kondensatoriai geriau atitinka naujų energetinių transporto priemonių prisitaikymo prie aplinkos reikalavimus, paprastai dengiančių nuo -40 laipsnių iki 105 laipsnių ar net aukštesnę temperatūrą.

 

Transporto priemonių elektroninėms valdymo sistemoms su ribota montavimo vieta, optimizuotas kompaktinių maitinimo šynų ir kondensatorių modulių išdėstymas gali padidinti šilumos išsklaidymo efektyvumą ir sumažinti bendrą sistemos tūrį.

 

 

Kadangi keitiklių veikimo dažnis naujose energetinėse transporto priemonėse ir toliau didėja, keliami didesni reikalavimai kondensatorių didelio{0}}dažnio atsako galimybėms. Plėvelės kondensatoriai turi mažą ekvivalentinę serijos varžą (ESR) ir lygiavertę serijos induktyvumą (ESL), todėl efektyviai sumažinami nuostoliai, kuriuos sukelia aukšto -dažnio srovės.

 

Mažos ESR charakteristikos leidžia plėvelės kondensatoriams atlaikyti didesnes bangavimo sroves, todėl sumažėja bendrosios talpos reikalavimai ir padidėja bendras galios tankis.

 

Be to, vidinio elektrodo struktūros ir išorinio prijungimo metodų optimizavimas gali dar labiau sumažinti srovės kilpos varžą. Pavyzdžiui, šynų sistemų taikymas naujose energetinių transporto priemonių maitinimo sistemose palengvina kompaktiškesnius ir efektyvesnius energijos perdavimo kelius.

 

 

Kadangi naujos energijos transporto priemonės (NEV) naudoja aukštesnio{0}}dažnio galios įrenginius, sistemos reikalavimai parazitiniams parametrams valdyti tampa vis griežtesni. Ypač tais atvejais, kai naudojami IGBT ir SiC moduliai, per didelis kilpos induktyvumas gali sukelti įtampos šuolius perjungimo metu ir taip padidinti komponentų apkrovą.

 

 

Todėl nuolatinės srovės -jungties kondensatoriai dažnai turi būti glaudžiai integruoti su laidžiosiomis šynomis, kad būtų sumažintas kintamasis induktyvumas trumpinant srovės kelius ir padidinant sujungimo plotą tarp teigiamų ir neigiamų gnybtų.

 

Naudojant žemos{0}}induktyvumo šynų konstrukciją, skirtą DC-jungties kondensatoriams, efektyviai sumažinama įtampos viršijimas perjungimo metu, padidinamas maitinimo modulių veikimo stabilumas ir sumažinamos elektromagnetinių trukdžių problemos.

 

Didelės{0}}galios NEV programose maitinimo šynos ne tik perduoda srovę, bet ir atlieka visos elektros sistemos šilumos valdymo ir elektromagnetinio suderinamumo (EMC) konstrukciją.

 

 

 

Kadangi NEV įtampos platformos ir toliau didėja, 800 V aukštos{1}} įtampos sistemos tampa vyraujančia tendencija. Didesnė įtampa reikalauja elektros jungties komponentų, pasižyminčių puikia izoliacija, mažesniais nuostoliais ir didesniu mechaniniu patikimumu.

 

Tradiciniai diskretūs ryšio būdai vystosi link integruotų sprendimų; modulinės konstrukcijos, jungiančios laidžias varines šynas, izoliacines konstrukcijas ir kondensatorių komponentus, padeda sumažinti surinkimo etapus ir pagerinti gamybos nuoseklumą.

 

Būsimi laidžiai NEV elektroninių valdymo sistemų komponentai vis labiau teiks pirmenybę lengvajai konstrukcijai, dideliam patikimumui ir pritaikymui. Pavyzdžiui, izoliuotos varinės šynos gali atitikti izoliacijos ir laidumo reikalavimus esant sudėtingam erdviniam išdėstymui, todėl aukštos įtampos elektros pavaros sistemose galima rasti saugesnių ir patikimesnių prijungimo sprendimų.

 

 

NEV jėgos pavaros sistemos reikalauja ne tik puikaus kondensatoriaus veikimo, bet ir optimizuoto jungčių struktūrų integravimo su kondensatoriais, baterijomis ir maitinimo moduliais.

 

Praktiniai projektavimo procesai turi visapusiškai atsižvelgti į šiuos veiksnius:

Dabartinė{0}}laida: užtikrinama, kad dirbant dideliu{1}}greičiu nepadidėtų temperatūra.

Izoliacijos patikimumas: atitinka ilgalaikius{0}}atlaikymo įtampos reikalavimus aukštos{1}}įtampos aplinkoje.

Mechaninis stabilumas: atlaiko mechaninius įtempius, kuriuos sukelia transporto priemonės vibracija, smūgis ir ilgalaikis{0}} veikimas.

 

Mažo-induktyvumo dizainas: iki minimumo sumažinami įtampos šuoliai, susidarantys perjungiant didelį{1}}greitį. Todėl vis daugiau naujų energetinių transporto priemonių (NEV) diegia tinkintus sujungimo sprendimus-, pvz., pritaikytas automobilių šynas, skirtas efektyviam energijos paskirstymui-, pritaikytas transporto priemonės erdviniams apribojimams, įtampos lygiams ir galios reikalavimams.

 

 

Kadangi naujų energetinių transporto priemonių, hibridinių elektrinių transporto priemonių ir kuro elementų transporto priemonių sektoriai toliau vystosi, DC{0}}Link plėveliniai kondensatoriai atliks vis svarbesnį vaidmenį didelės-galios elektrinės pavaros sistemose.

 

Pagrindinės ateities technologijų tendencijos:

 

Pirma, energijos tankio didinimas. Optimizavus plėvelės medžiagas, elektrodų struktūras ir pakavimo būdus, galima padidinti energijos kaupimo pajėgumus ir tuo pačiu sumažinti komponentų dydį.

 

Antra, didinamas atsparumas aukštai{0}}temperatūrai. Taip užtikrinama, kad būtų laikomasi griežtų šiluminio valdymo reikalavimų, susijusių su didelės-galios NEV veikimo aplinka.

 

Trečia, modulinės integracijos tobulinimas. Kondensatorių, šynų ir maitinimo modulių integravimas į vieningą dizainą leidžia trumpesnius srovės kelius ir sumažinti sistemos nuostolius.

 

Ketvirta, žvalgybos tobulinimas. Integracija su NEV elektroninėmis valdymo sistemomis leidžia stebėti būklę realiuoju laiku ir numatyti tarnavimo laiką.

NEV siekiant didesnio efektyvumo ir patikimumo, didelio{0}}našumo laidžiųjų sujungimų sprendimai-, pvz., pritaikytos laidžios varinės šynos, skirtos automobilių energijai,-dirbs glaudžiau sinergijoje su DC-Link plėvelės kondensatoriais. Šis bendradarbiavimas sukuria pagrindą stabiliam ir efektyviam energijos perdavimui būsimose NEV jėgos pavarose.

 

Apibendrinant,DC-Susieti plėvelės kondensatoriusdėl didelio saugumo, ilgo tarnavimo, mažų nuostolių ir puikaus aukšto{0}}dažnio veikimo tapo svarbia NEV keitiklių sistemų dalimi. Kartu su labai patikima šynų sujungimo technologija jie dar labiau padidina elektrinių pavarų sistemų efektyvumą, stabilumą ir ilgaamžiškumą, suteikdami esminę techninę paramą naujos energijos transportavimo pažangai.