電力電容器在可再生能源領域的應用

近數十年來，可再生能源的裝機容量呈指數級增長。而隨著全球對氣候變暖問題的愈加關注以及對化石能源依賴性的減少，未來數年新建項目步伐還將加快。

作為風力發電和光伏系統中不可或缺的強力元件，AC-DC和DC-AC轉換器亟需可靠的電力電容器，以便在直流鏈路電路中實現交流濾波和穩壓。針對這類應用，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

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

風能和光伏逆變器可將直流電轉換為交流電。考慮到開關故障、防雷、接地故障和安全規定，電力電子設計人員迫切需要更高的效率、過電壓和過電流保護性能，以實現更高的功率要求，同時還需兼顧長期穩定性和可靠性。

TDK可根據應用要求提供適合多種電路功能的特殊產品。其中，基于薄膜的電容器技術為追求成熟元件性能的電力電子設計人員帶來了福音。

相比于其他電容器技術，具有更高的額定電壓

具有自愈特性和高過電壓能力

低等效串聯電阻(ESR)和等效串聯電感(ESL)

高功率密度（IRMS vs 頻率）

電氣規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直流過程中的紋波電流。用戶可根據電力電子的拓撲結構，以及所需的電氣規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

為了優化整個系統的體積和重量比，逆變器明顯呈現輕量化和小型化市場發展趨勢。

由此直接影響了直流鏈路電容器的設計，追求尺寸緊湊性是大勢所趨。

優化外殼的內部空間利用有助于實現直流鏈路電容器的緊湊性，比如通過使用正確的繞組技術和增強的場強 (V/μm)。而后者直接關系到可在相同標稱電壓下使用更薄的薄膜。

優化光伏和風能逆變器的效率

光伏發電應用

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

這類應用需要可優化成本的標準型電容器，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。

風能發電應用

風能發電同樣受到成本因素的制約，對電容的標稱電壓(尤其是海上的高功率應用)、重量，以及低ESR和ESL規格提出了更高的要求。

同時，這兩類應用都需要更高的電流密度。

審核編輯：湯梓紅