Метализирани фолијски капацитори во SST-ови: Дизајн и одбор

В тврдите трансформатори (SST), капацитетот на DC врска е незаменлив клучен компонент. Неговите основни функции се да пружи стабилна поддршка на напонот за DC врската, да апсорбира високочестотни рипл строји и да служи како буфер на енергија. Неговите принципи на дизајн и управување со временскиот живот директно влијаат на целостната ефикасност и надежност на системот.

I. Дизајнски приоритети
Дизајнирањето на кондензатор за DC врска е системско инженерско задание што бара балансирање на електричката перформанса, термичкото управување и надежноста.

• Точен пресметок на капацитетот: Вредноста на капацитетот не мора да биде „колку посите, толку подобро“. Треба да се одреди според дозволената рипл напонска на DC страна - особено втората хармоника која е заедничка за трифазните SPWM правилници - и прифатливата коефициент на пад на напонот. Повеќе, со зголемувањето на оперативните фреквенции на модерните тврди статички трансформатори (SSTs), високочестотните рипл стројеви стануваат критичен фактор што треба да се земе предвид во дизајнот. Корисна референца е методот за дизајн базиран на асиметрични оперативни услови предложени во патент на Институтот за истражување на електрична енергија во Кина.

• Мултифизички кодизајн: Дизајнот на високоперформантни кондензатори бара интегрирано размислување на поврзаните електро-термично-магнетни ефекти. На пример, геометријата и распоредот на внатрешните елементи треба да се оптимизираат за минимизирање на еквивалентното сериеско отпорност (ESR) и термичкиот отпор, осигурувајќи ефикасно слободување на топлина и спречувајќи локализирано прекумурање што забрзува стареењето.

II. Стратегии за управување со жизнен период
Забележливо продлетење на жизнен периодот на кондензаторот и точното предвидување на остаточниот корисен жизнен период (RUL) се критични за подобрување на целостната системска надежност.

• Од „Реактивна замена“ до „Профилактичко управување“: Исследувачите од Универзитетот во Чонгкинг предложија иновативен пристап што ги интегрира проширувањето на жизнен периодот со реално време следење на здравјето. Со користење на чувствителноста на индикаторите за здравјето на кондензаторот (нпр. ESR) на високочестотни рипл стројеви, реално време процес на стареење станува можно. Повеќе, дизајнот на кружини кои овозможуваат самостојна балансирање на стројеви меѓу паралелни банки на кондензатори во хибридни DC врски може значително да го прошири тоталниот служебен живот.

• Дубоко анализирање на механизми за повреда: Хармониите сериозно ја намалуваат жизнената длабочина на кондензаторот. Исследувањата покажуваат дека високата содржина на хармонии убрзаа електрохемискиот короз на метални филмови (што причинува брзо почетно губење на капацитет) и може да прекинат хемиски врски во полипропилен диелектрички филмови, компромитирајќи изолационата перформанса. Затоа, модели за предвидување на жизнен период мора да го вклучат синергетичкиот убрзавање ефект на DC електрични полета комбинирани со хармониски стрес.

III. Упатства за избор
Освен стандардните параметри од датотеката, следните аспекти заслужуваат внимание при изборот на компоненти:

• Технолошка патека: Во примените со висока надежност како што е флексибилната HVDC пренос, метални филмови кондензатори стануваат доминантен избор поради нивната способност за само-поправување и долг оперативен живот. Кинески производители како XD Group го освоија овој технологија, предлагаяјќи производи со висока напонска/стројска издржливост и ниска импеданса.

• Тренд за локализација: Наметнуто, домашната замена на кондензаторите за DC врска е ясна стратегија. Локализацијата намалува трошоците и намалува ризиците во веригата на доставување - особено под геополитички или трговски напрезности, кога зависноста од важни импортирани компоненти може да доведе до сериозни зголемувања на цените или даже недостаточност.

IV. Заклучок

• Системски ориентиран дизајн: Никогаш не го третирајте кондензаторот како изолирана компонента. Наместо тоа, го вградете во целостниот SST систем и вршете ко-симулации и оптимизација на електрични, термични и магнетни области.

• Изворни пристапи: Фронтирот на истражувањето се менува од пасивен дизајн на кондензатори кон „активни“ архитектури со вградени капацитети за следење на здравјето, како и напредни интегрирани методи за дизајн на кондензатори за DC врска во многопортни SSTs - драстични подобрувања на системската интелигенција и надежност.

• Строга валидација: За мисија-критични примените, треба да се вршат убрзани тестови на стареење под реални работни услови - особено комбинирани DC напони и хармониски стрес - за да се валидираат и модели за жизнен период и избор на компоненти.