Avantages des condensateurs à film
Les premiers condensateurs à film pour alimentation CC étaient tous électrolytiques. Avec le développement de la technologie des condensateurs à film, notamment celui de la technologie du film de base et l'émergence de la métallisation segmentée, non seulement leur taille a considérablement diminué, mais leur tension de tenue est restée élevée. Aujourd'hui, de plus en plus de constructeurs utilisent des condensateurs à film en polypropylène haute température comme condensateurs pour alimentation CC. L'amélioration du modèle Toyota RIUS en est un exemple typique ; les modèles BYD F3DM et E6, représentatifs du marché automobile chinois, utilisent quant à eux des condensateurs à film pour alimentation CC. Les condensateurs de filtrage de la première génération de Toyota Prius étaient des condensateurs électrolytiques. À partir de la deuxième génération, ils ont été remplacés par des condensateurs de filtrage à film DC-LINK.
A. Bonne sécurité du produit et forte résistance aux surtensions
Les condensateurs à film possèdent des propriétés d'auto-réparation et sont conçus conformément à la norme EI 61071. Leur résistance aux surtensions est supérieure à 1,5 fois la tension nominale. De plus, grâce à la technologie à film divisé, ils ne risquent pas, en théorie, de se rompre en cas de court-circuit, ce qui améliore considérablement leur sécurité. Le mode de défaillance typique est le circuit ouvert. Dans certaines applications, la résistance à la tension de crête est également un critère important pour l'évaluation des condensateurs. En effet, pour les condensateurs électrolytiques, la tension de crête maximale admissible est de 1,2 fois la tension nominale, ce qui impose de considérer la tension de crête plutôt que la tension nominale.
B. Bonnes caractéristiques thermiques, la plage de température du produit est large, de -40 °C à 105 °C.
Le film de polypropylène haute température utilisé dans les condensateurs à film supporté pour courant continu présente une stabilité thermique supérieure à celle des films polyester et des condensateurs électrolytiques. Lorsque la température augmente, la capacité du condensateur à film de polypropylène diminue globalement, mais très faiblement (environ 300 ppm/°C). En revanche, la capacité du condensateur à film de polyester varie beaucoup plus avec la température, que ce soit à haute ou basse température (de +200 à +600 ppm/°C).
C. Caractéristiques de fréquence stables, bonnes caractéristiques haute fréquence du produit
Actuellement, la plupart des fréquences de commutation des contrôleurs sont d'environ 10 kHz, ce qui exige du produit de bonnes performances en haute fréquence. Or, cette exigence pose problème pour les condensateurs électrolytiques et les condensateurs à film polyester.
D. Sans polarité, supporte les tensions inverses
Les électrodes des condensateurs à film sont constituées de métaux nanométriques déposés sur des couches minces. Ce produit est apolaire, ce qui le rend très pratique et dispense de toute considération de polarité. Concernant les condensateurs électrolytiques, l'application d'une tension inverse supérieure à 1,5 µF provoque une réaction chimique interne. Si cette tension persiste suffisamment longtemps, le condensateur peut exploser ou l'électrolyte peut s'écouler sous l'effet de la décompression.
E. Tension nominale élevée, aucune résistance en série ni d'équilibrage n'est requise
Afin d'accroître la puissance de sortie, la tension du bus des véhicules hybrides et à pile à combustible tend à augmenter. Les tensions de batterie typiques alimentant les moteurs sur le marché sont de 280 V, 330 V et 480 V. Les condensateurs compatibles varient selon les fabricants, mais on trouve généralement des condensateurs de 450 V, 600 V ou 800 V, avec une capacité allant de 0,32 mF à 2 mF. La tension nominale des condensateurs électrolytiques ne dépassant pas 500 V, lorsque la tension du bus est supérieure à 500 V, la seule solution pour améliorer la tenue en tension du banc de condensateurs est de connecter plusieurs condensateurs électrolytiques en série. Cette solution augmente non seulement le volume et le coût du banc de condensateurs, mais aussi l'inductance et la résistance série équivalente (ESR) du circuit.
F. Faible ESR, forte résistance au courant d'ondulation
Le condensateur à film présente une capacité supérieure à 200 mA/µF, tandis que le condensateur électrolytique a une capacité de courant d'ondulation de 20 mA/µF. Cette caractéristique permet de réduire considérablement la capacité du condensateur requise dans le système.
G. Faible niveau d'anglais langue seconde
La conception à faible inductance de l'onduleur exige que son composant principal, le condensateur du bus DC, présente une inductance extrêmement faible. Les condensateurs de filtrage DC à film hautes performances intègrent la barre omnibus au sein du module de condensateur afin de minimiser son inductance propre (< 30 nH), réduisant ainsi considérablement les oscillations à la fréquence de commutation requise. Par conséquent, le condensateur d'absorption connecté en parallèle au condensateur du bus DC est souvent omis, et l'électrode de ce dernier est directement connectée à l'IGBT.
H. Résistance aux courants de surtension élevés
Il résiste aux surintensités instantanées. La technologie de découpe des ondes et l'épaississement du revêtement du condensateur améliorent sa résistance aux surintensités, à la température et aux chocs mécaniques.
J. Longue durée de vie
Les caractéristiques de non-vieillissement du film déterminent que le condensateur à film a une très longue durée de vie, en particulier à la tension nominale et à la température de fonctionnement nominale, la durée de vie est supérieure à 15 000 à 20 000 heures ; si la moyenne est de 30 km/h, il peut avoir une durée de vie de 450 000 km, et la durée de vie du condensateur est suffisante pour le kilométrage de la voiture.
Les condensateurs à film haute performance DC-LINK sont des condensateurs fabriqués selon de nouveaux procédés et utilisant une technologie de film métallisé. Ils augmentent la densité énergétique des condensateurs à film traditionnels, ce qui permet de réduire leur taille. De plus, l'intégration du noyau du condensateur et de la barre omnibus répond aux exigences de dimensionnement des clients, ce qui rend le module d'onduleur plus compact et réduit considérablement l'inductance parasite dans le circuit d'application, améliorant ainsi la stabilité de ce dernier. Les circuits utilisés dans les véhicules électriques présentent des exigences élevées en matière de tension, de courant efficace, de résistance aux surtensions et aux tensions inverses, de courant de crête élevé et de longue durée de vie. Les condensateurs à film constituent donc le choix idéal pour les condensateurs de support CC dans les véhicules électriques.
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