इस सप्ताह हम डीसी-लिंक कैपेसिटर में इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के स्थान पर फिल्म कैपेसिटर के उपयोग का विश्लेषण करेंगे। यह लेख दो भागों में विभाजित होगा।

नई ऊर्जा उद्योग के विकास के साथ, परिवर्तनीय धारा प्रौद्योगिकी का व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है, और डीसी-लिंक कैपेसिटर चयन के लिए प्रमुख उपकरणों में से एक के रूप में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं। डीसी फिल्टर में डीसी-लिंक कैपेसिटर को आमतौर पर उच्च क्षमता, उच्च धारा प्रसंस्करण और उच्च वोल्टेज आदि की आवश्यकता होती है। फिल्म कैपेसिटर और इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की विशेषताओं की तुलना और संबंधित अनुप्रयोगों के विश्लेषण के आधार पर, यह शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि उच्च परिचालन वोल्टेज, उच्च रिपल करंट (Irms), ओवर-वोल्टेज आवश्यकताओं, वोल्टेज रिवर्सल, उच्च इनरश करंट (dV/dt) और लंबी आयु की आवश्यकता वाले सर्किट डिजाइनों में फिल्म कैपेसिटर सबसे उपयुक्त हैं। मेटलाइज्ड वेपर डिपोजिशन प्रौद्योगिकी और फिल्म कैपेसिटर प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, भविष्य में प्रदर्शन और कीमत के मामले में फिल्म कैपेसिटर डिजाइनरों के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर को प्रतिस्थापित करने का एक प्रमुख विकल्प बन जाएंगे।

विभिन्न देशों में नई ऊर्जा संबंधी नीतियों के लागू होने और नई ऊर्जा उद्योग के विकास के साथ, इस क्षेत्र में संबंधित उद्योगों के विकास ने नए अवसर प्रदान किए हैं। और कैपेसिटर, एक आवश्यक अपस्ट्रीम संबंधित उत्पाद उद्योग के रूप में, ने भी विकास के नए अवसर प्राप्त किए हैं। नई ऊर्जा और नई ऊर्जा वाहनों में, कैपेसिटर ऊर्जा नियंत्रण, पावर प्रबंधन, पावर इन्वर्टर और डीसी-एसी रूपांतरण प्रणालियों में महत्वपूर्ण घटक हैं जो कनवर्टर के जीवन को निर्धारित करते हैं। हालांकि, इन्वर्टर में, डीसी पावर का उपयोग इनपुट पावर स्रोत के रूप में किया जाता है, जो डीसी बस के माध्यम से इन्वर्टर से जुड़ा होता है, जिसे डीसी-लिंक या डीसी सपोर्ट कहा जाता है। चूंकि इन्वर्टर डीसी-लिंक से उच्च आरएमएस और पीक पल्स धाराएं प्राप्त करता है, यह डीसी-लिंक पर उच्च पल्स वोल्टेज उत्पन्न करता है, जिससे इन्वर्टर के लिए इसे सहन करना मुश्किल हो जाता है। इसलिए, डीसी-लिंक से उच्च पल्स धारा को अवशोषित करने और इन्वर्टर के उच्च पल्स वोल्टेज उतार-चढ़ाव को स्वीकार्य सीमा के भीतर रखने के लिए डीसी-लिंक कैपेसिटर की आवश्यकता होती है। दूसरी ओर, यह डीसी-लिंक पर वोल्टेज ओवरशूट और क्षणिक ओवर-वोल्टेज से इनवर्टर को प्रभावित होने से भी बचाता है।

नई ऊर्जा (पवन ऊर्जा उत्पादन और फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन सहित) और नई ऊर्जा वाहन मोटर ड्राइव सिस्टम में डीसी-लिंक कैपेसिटर के उपयोग का योजनाबद्ध आरेख चित्र 1 और 2 में दिखाया गया है।

चित्र 1 पवन ऊर्जा कनवर्टर सर्किट की संरचना को दर्शाता है, जहाँ C1 डीसी-लिंक (सामान्यतः मॉड्यूल में एकीकृत), C2 आईजीबीटी अवशोषण, C3 एलसी फ़िल्टरिंग (नेट साइड) और C4 रोटर साइड डीवी/डीटी फ़िल्टरिंग को दर्शाता है। चित्र 2 सौर ऊर्जा कनवर्टर सर्किट तकनीक को दर्शाता है, जहाँ C1 डीसी फ़िल्टरिंग, C2 ईएमआई फ़िल्टरिंग, C4 डीसी-लिंक, C6 एलसी फ़िल्टरिंग (ग्रिड साइड), C3 डीसी फ़िल्टरिंग और C5 आईपीएम/आईजीबीटी अवशोषण को दर्शाता है। चित्र 3 नई ऊर्जा वाहन प्रणाली में मुख्य मोटर ड्राइव सिस्टम को दर्शाता है, जहाँ C3 डीसी-लिंक और C4 आईजीबीटी अवशोषण संधारित्र को दर्शाता है।

उपरोक्त उल्लिखित नई ऊर्जा अनुप्रयोगों में, डीसी-लिंक कैपेसिटर एक प्रमुख उपकरण के रूप में पवन ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों, फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों और नई ऊर्जा वाहन प्रणालियों में उच्च विश्वसनीयता और दीर्घायु के लिए आवश्यक हैं, इसलिए इनका चयन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। नीचे फिल्म कैपेसिटर और इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की विशेषताओं की तुलना और डीसी-लिंक कैपेसिटर अनुप्रयोग में उनका विश्लेषण दिया गया है।

1. विशेषताओं की तुलना

1.1 फिल्म संधारित्र

फिल्म मेटलाइज़ेशन तकनीक का सिद्धांत सर्वप्रथम प्रस्तुत किया जाता है: पतली फिल्म माध्यम की सतह पर धातु की एक पर्याप्त पतली परत वाष्पीकृत की जाती है। माध्यम में किसी दोष की उपस्थिति में, यह परत वाष्पीकृत होकर दोषपूर्ण स्थान को सुरक्षा प्रदान करती है, जिसे स्व-उपचार के रूप में जाना जाता है।

चित्र 4 धातुकरण कोटिंग के सिद्धांत को दर्शाता है, जिसमें वाष्पीकरण से पहले पतली फिल्म माध्यम को पूर्व-उपचारित (कोरोना या अन्य विधि से) किया जाता है ताकि धातु के अणु उस पर चिपक सकें। धातु को निर्वात में उच्च तापमान पर घोलकर वाष्पीकृत किया जाता है (एल्यूमीनियम के लिए 1400℃ से 1600℃ और जस्ता के लिए 400℃ से 600℃), और जब धातु वाष्प ठंडी फिल्म (फिल्म का शीतलन तापमान -25℃ से -35℃) के संपर्क में आती है, तो वह फिल्म की सतह पर संघनित हो जाती है, जिससे धातु की कोटिंग बन जाती है। धातुकरण तकनीक के विकास ने प्रति इकाई मोटाई फिल्म की परावैद्युत शक्ति में सुधार किया है, और शुष्क तकनीक से पल्स या डिस्चार्ज अनुप्रयोग के लिए संधारित्र का डिज़ाइन 500V/µm तक और डीसी फिल्टर अनुप्रयोग के लिए संधारित्र का डिज़ाइन 250V/µm तक पहुंच सकता है। डीसी-लिंक कैपेसिटर बाद वाली श्रेणी में आता है, और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोग के लिए IEC61071 के अनुसार, यह कैपेसिटर अधिक गंभीर वोल्टेज झटके को सहन कर सकता है, और रेटेड वोल्टेज के 2 गुना तक पहुंच सकता है।

इसलिए, उपयोगकर्ता को केवल अपने डिज़ाइन के लिए आवश्यक रेटेड ऑपरेटिंग वोल्टेज पर विचार करने की आवश्यकता होती है। मेटलाइज़्ड फिल्म कैपेसिटर का ESR कम होता है, जिससे वे अधिक रिपल करंट सहन कर सकते हैं; कम ESL इनवर्टर की कम इंडक्टेंस डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करता है और स्विचिंग फ्रीक्वेंसी पर ऑसिलेशन प्रभाव को कम करता है।

फिल्म डाइइलेक्ट्रिक की गुणवत्ता, मेटलाइज़ेशन कोटिंग की गुणवत्ता, कैपेसिटर का डिज़ाइन और निर्माण प्रक्रिया, मेटलाइज़्ड कैपेसिटर के स्व-उपचार गुणों को निर्धारित करते हैं। डीसी-लिंक कैपेसिटर के निर्माण में प्रयुक्त फिल्म डाइइलेक्ट्रिक मुख्य रूप से ओपीपी फिल्म होती है।

अध्याय 1.2 की सामग्री अगले सप्ताह के लेख में प्रकाशित की जाएगी।