良い馬には良い鞍が必要です。 SiC デバイスの利点を最大限に活用するには、回路システムと適切なコンデンサを組み合わせる必要もあります。電気自動車の主な駆動制御から太陽光発電インバータなどの高出力新エネルギー用途まで、フィルムコンデンサは徐々に主流となりつつあり、市場では高コストパフォーマンスの製品が急務となっています。
最近、上海永明電子有限公司は、インフィニオンの第 7 世代 IGBT に適した 4 つの優れた利点を備えた DC サポート フィルム コンデンサを発売しました。また、SiC システムの安定性、信頼性、小型化、コストの課題に対処するのにも役立ちます。
フィルムコンデンサは、主要な駆動用途においてほぼ 90% の普及率を達成しています。なぜ SiC と IGBT が必要なのでしょうか?
近年、エネルギー貯蔵、充電、電気自動車（EV）などの新エネルギー産業の急速な発展に伴い、DCリンクコンデンサの需要が急速に増加しています。簡単に言えば、DC リンク コンデンサは回路内のバッファとして機能し、バス端からの高パルス電流を吸収してバス電圧を平滑化し、IGBT および SiC MOSFET スイッチを高パルス電流や過渡電圧の影響から保護します。
通常、アルミ電解コンデンサは DC サポート用途に使用されます。しかし、新エネルギー車のバス電圧が 400V から 800V に上昇し、太陽光発電システムが 1500V、さらには 2000V に向かうにつれて、フィルムコンデンサの需要が大幅に増加しています。
データによると、2022 年に DC-Link フィルム コンデンサをベースにした電気駆動インバータの設置容量は 511 万 1700 台に達し、電子制御の総設置容量の 88.7% を占めました。 Fudi Power、Tesla、Inovance Technology、Nidec、Wiran Power などの大手電子制御企業はいずれも、駆動インバーターに DC リンク フィルム コンデンサを使用しており、合計設置容量比率は最大 82.9% に達します。これは、電動駆動市場において電解コンデンサに代わってフィルムコンデンサが主流になっていることを示しています。
アルミ電解コンデンサの耐圧は、最大でも630V程度だからです。 700Vを超える高電圧および高電力アプリケーションでは、使用要件を満たすために複数の電解コンデンサを直列および並列に接続する必要があり、追加のエネルギー損失、BOMコスト、および信頼性の問題が生じます。
マレーシア大学の研究論文によると、通常、シリコン IGBT ハーフブリッジ インバータの DC リンクには電解コンデンサが使用されますが、電解コンデンサの等価直列抵抗 (ESR) が高いために電圧サージが発生する可能性があります。シリコンベースの IGBT ソリューションと比較して、SiC MOSFET はスイッチング周波数が高いため、ハーフブリッジ インバータの DC リンクでの電圧サージ振幅が高くなります。電解コンデンサの共振周波数はわずか 4kHz であり、SiC MOSFET インバータの電流リップルを吸収するには不十分であるため、これはデバイスの性能低下や損傷につながる可能性があります。
したがって、電気駆動インバータや太陽光発電インバータなど、より高い信頼性要件が求められる DC アプリケーションでは、通常、フィルム コンデンサが選択されます。アルミ電解コンデンサと比較して、高い耐電圧、低いESR、無極性、より安定した性能、より長い寿命などの性能上の利点があり、より強力なリップル耐性を備えたより信頼性の高いシステム設計が可能になります。
さらに、システムでフィルム コンデンサを使用すると、SiC MOSFET の高周波、低損失の利点を繰り返し活用でき、システム内の受動部品 (インダクタ、トランス、コンデンサ) のサイズと重量を大幅に削減できます。 Wolfspeed の調査によると、10kW のシリコンベース IGBT インバーターには 22 個のアルミニウム電解コンデンサが必要ですが、40kW の SiC インバーターには 8 個のフィルム コンデンサしか必要とせず、PCB 面積が大幅に削減されます。
YMIN、新エネルギー産業をサポートする4つの主要な利点を備えた新しいフィルムコンデンサを発売
緊急の市場需要に対応するために、YMIN は最近、DC サポート フィルム コンデンサの MDP および MDR シリーズを発売しました。高度な製造プロセスと高品質の材料を利用したこれらのコンデンサは、インフィニオンなどの世界的なパワー半導体リーダーのSiC MOSFETおよびシリコンベースのIGBTの動作要件と完全に互換性があります。
YMIN の MDP および MDR シリーズ フィルム コンデンサには、より低い等価直列抵抗 (ESR)、より高い定格電圧、より低い漏れ電流、より高い温度安定性といったいくつかの注目すべき特徴があります。
まず、YMIN のフィルム コンデンサは低 ESR 設計を特徴としており、SiC MOSFET およびシリコンベースの IGBT のスイッチング時の電圧ストレスを効果的に軽減し、それによってコンデンサの損失を最小限に抑え、システム全体の効率を向上させます。さらに、これらのコンデンサは定格電圧が高く、より高い電圧条件に耐え、安定したシステム動作を保証します。
YMIN フィルム コンデンサの MDP および MDR シリーズは、それぞれ 5uF ～ 150uF および 50uF ～ 3000uF の静電容量範囲と、350V ～ 1500V および 350V ～ 2200V の電圧範囲を提供します。
第二に、YMIN の最新のフィルム コンデンサは漏れ電流が低く、温度安定性が高くなります。電気自動車の電子制御システムの場合、一般に高出力が発生するため、発生する発熱がフィルム コンデンサの寿命と信頼性に大きな影響を与える可能性があります。これに対処するために、YMIN の MDP および MDR シリーズは、高品質の材料と高度な製造技術を組み込んで、コンデンサの熱構造を改善しました。高温環境下でも安定した性能を発揮し、温度上昇によるコンデンサの値劣化や故障を防ぎます。さらに、これらのコンデンサは寿命が長く、パワー エレクトロニクス システムをより確実にサポートします。
第三に、YMIN の MDP および MDR シリーズ コンデンサは、サイズが小さく、電力密度が高いことが特徴です。たとえば、800V 電気駆動システムでは、SiC デバイスを使用してコンデンサやその他の受動部品のサイズを小さくし、電子制御の小型化を促進する傾向があります。 YMIN は革新的なフィルム製造技術を採用しており、これによりシステム全体の統合と効率が向上するだけでなく、システムのサイズと重量が削減され、デバイスの可搬性と柔軟性が向上します。
全体として、YMIN の DC リンク フィルム コンデンサ シリーズは、市場の他のフィルム コンデンサと比較して、dv/dt 耐性が 30% 向上し、寿命が 30% 長くなります。これにより、SiC/IGBT回路の信頼性が向上するだけでなく、コスト効率も向上し、フィルムコンデンサの広範な用途における価格の壁を克服します。
YMIN は業界のパイオニアとして、20 年以上にわたりコンデンサ分野に深く関わってきました。当社の高電圧コンデンサは、車載OBC、新エネルギー充電杭、太陽光発電インバータ、産業用ロボットなどのハイエンド分野で長年安定して使用されています。この新世代のフィルムコンデンサ製品は、フィルムコンデンサの製造プロセス制御と設備におけるさまざまな課題を解決し、世界の大手企業との信頼性認証を完了し、大規模なアプリケーションを達成し、大規模な顧客に製品の信頼性を証明しています。今後もYMINは長年にわたる技術蓄積を活かし、信頼性が高くコスト効率の高いコンデンサ製品で新エネルギー産業の急速な発展をサポートしてまいります。
詳細については、こちらをご覧ください。www.ymin.cn.
投稿日時: 2024 年 7 月 7 日