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LarCapacitores voadores em estágios de reforço fotovoltaico
Em um conversor multinível de capacitor voador, níveis de tensão adicionais (intermediários) (além dos dois níveis naturalmente fornecidos pelo link CC) são gerados usando capacitores adicionais. Esses capacitores podem flutuar para diferentes potenciais elétricos, dependendo do estado de comutação da comutação do semicondutor. estrutura conectada a eles. Portanto, eles são chamados de “capacitores voadores”. Uma vez carregados com a tensão correta (por exemplo, metade da tensão do link CC), eles atuam como uma espécie de “fontes de tensão” durante o próximo meio ciclo de comutação , fornecendo assim níveis de tensão adicionais.
Como esses capacitores são expostos a altas correntes de ondulação e frequências de comutação por esse modus operandi, embora devam manter uma certa tensão, é importante selecionar cuidadosamente os componentes corretos para esta aplicação exigente. propostas para eles.
As seguintes suposições se aplicam: ΔUFC = 80 Vpp como o limite superior para a tensão de ondulação no capacitor flutuante, uma frequência de chaveamento de fSW = 16 kHz e uma corrente de pico máxima de Ipeak = 60 A. Portanto, a capacitância necessária do capacitor flutuante é CFC = 24 µF, que pode ser calculado usando a equação correspondente. (Referência: Artigo técnico da Vincotech "The Advantage and Operation of Flying-Capacitor Boosters") A temperatura ambiente deve ser de 60 °C, assumindo que o calor dos módulos de potência não afeta significativamente o capacitor voador. O calor gerado é dissipado principalmente através do PCB, com uma fração menor sendo dissipada no ar parado por convecção natural. Várias tecnologias de capacitores podem ser consideradas para esta aplicação. No entanto, a seguir o foco estará no capacitor de filme TDK e na tecnologia de capacitor cerâmico CeraLink®:
A TDK oferece diferentes faixas de tensão e capacitância para os principais requisitos do cliente na operação do link CC. O projeto mecânico varia de 2 a 4 pinos, enquanto diferentes opções de espaço de chumbo também melhoram algumas características elétricas, como baixa autoindutância e alta frequência de ressonância. Alta frequência de ressonância, densidade de energia, corrente de ondulação, temperaturas ambientes de até 125 °C e proteção contra umidade são, além da longa expectativa de vida (> 100 mil horas) e estabilidade do valor de capacitância, excelentes opções de design para aplicações de comutação de alta frequência.
Para seleção de capacitores, dados de modelagem e simulação de aplicação, consulte nosso site CLARA (Capacitor Life And Rating Application).
CeraLink® é uma família de capacitores muito compactos para estabilização de tensões no link CC ou para uso em aplicações de snubber. Esses produtos são baseados em uma tecnologia cerâmica antiferroelétrica exclusiva, cujo material apresenta capacitância crescente com o aumento da tensão. CeraLink® foi projetado para fornecer aos engenheiros componentes compactos, otimizados para conversores de comutação rápida (por exemplo, SiC/GaN), conversores com requisitos de espaço muito reduzidos e conversores que devem suportar altas temperaturas operacionais de até 150 °C.
É importante observar que o comportamento da capacitância do CeraLink® é não linear e otimizado para operação sob polarização CC e temperatura ambiente elevada. Consulte nosso Guia Técnico ou nossa Caixa de Ferramentas de Simulação para obter mais detalhes. Com um nível de polarização CC de 600 VCC e uma tensão de ondulação sobreposta de 80 Vpp, um tipo CeraLink® FA10 700V pode ser considerado, oferecendo uma capacitância efetiva de tipicamente 4 µF na faixa de temperatura de 25-60 °C.
As tabelas a seguir comparam as características geométricas e elétricas das duas soluções de capacitores consideradas. Se não houver restrições de espaço, a solução de filme apresenta mais vantagens em termos de custo e número de componentes, uma vez que uma ou algumas peças podem atender aos requisitos elétricos. Por outro lado, CeraLink® pode ser uma opção se a altura total da solução for crucial ou se a tecnologia de furo passante não for possível. Além disso, CeraLink® apresenta vantagens claras quando é necessária uma capacidade de corrente mais alta e/ou se a frequência de chaveamento for aumentada.