電力電容器在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用

近數(shù)十年來，可再生能源的裝機(jī)容量呈指數(shù)級增長。而隨著全球?qū)夂蜃兣瘑栴}的愈加關(guān)注以及對化石能源依賴性的減少，未來數(shù)年新建項(xiàng)目步伐還將加快。

作為風(fēng)力發(fā)電和光伏系統(tǒng)中不可或缺的強(qiáng)力元件，AC-DC和DC-AC轉(zhuǎn)換器亟需可靠的電力電容器，以便在直流鏈路電路中實(shí)現(xiàn)交流濾波和穩(wěn)壓。針對這類應(yīng)用，TDK不僅能提供覆蓋廣泛電壓和電容范圍的完整電力電容器產(chǎn)品組，還能針對具體問題提供定制解決方案。

概述

可再生能源系統(tǒng)由諸多通過機(jī)械和電氣連接在一起的元器件組成。這些元器件能調(diào)節(jié)和修改電輸出，以便視需要將發(fā)電存儲、直接使用或饋入到由中央發(fā)電廠供電的大型電網(wǎng)。

風(fēng)能和光伏逆變器可將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。考慮到開關(guān)故障、防雷、接地故障和安全規(guī)定，電力電子設(shè)計人員迫切需要更高的效率、過電壓和過電流保護(hù)性能，以實(shí)現(xiàn)更高的功率要求，同時還需兼顧長期穩(wěn)定性和可靠性。

TDK可根據(jù)應(yīng)用要求提供適合多種電路功能的特殊產(chǎn)品。其中，基于薄膜的電容器技術(shù)為追求成熟元件性能的電力電子設(shè)計人員帶來了福音。

相比于其他電容器技術(shù)，具有更高的額定電壓

具有自愈特性和高過電壓能力

低等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)

高功率密度（IRMS vs 頻率）

電氣規(guī)格不受時間和溫度影響

電路圖

典型的可再生能源逆變器需使用直流鏈路電容器來減少交流轉(zhuǎn)直流過程中的紋波電流。用戶可根據(jù)電力電子的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及所需的電氣規(guī)格選擇合適的直流鏈路電容器。

圖1

功能對比

表1

能量密度更高且尺寸更緊湊性

為了優(yōu)化整個系統(tǒng)的體積和重量比，逆變器明顯呈現(xiàn)輕量化和小型化市場發(fā)展趨勢。

由此直接影響了直流鏈路電容器的設(shè)計，追求尺寸緊湊性是大勢所趨。

優(yōu)化外殼的內(nèi)部空間利用有助于實(shí)現(xiàn)直流鏈路電容器的緊湊性，比如通過使用正確的繞組技術(shù)和增強(qiáng)的場強(qiáng) (V/μm)。而后者直接關(guān)系到可在相同標(biāo)稱電壓下使用更薄的薄膜。

優(yōu)化光伏和風(fēng)能逆變器的效率

光伏發(fā)電應(yīng)用

光伏發(fā)電非常注重成本因素，因此對新逆變器的效率和維護(hù)性要求極高，比如高達(dá)98%的超高效率和更長的維護(hù)周期。

這類應(yīng)用需要可優(yōu)化成本的標(biāo)準(zhǔn)型電容器，不僅要求具有更低的ESR和ESL，還要能在支持更高的工作頻率。

風(fēng)能發(fā)電應(yīng)用

風(fēng)能發(fā)電同樣受到成本因素的制約，對電容的標(biāo)稱電壓(尤其是海上的高功率應(yīng)用)、重量，以及低ESR和ESL規(guī)格提出了更高的要求。

同時，這兩類應(yīng)用都需要更高的電流密度。

審核編輯：湯梓紅