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ModCap – das neue modulare Kondensatorkonzept


TDK hat ein modulares, vielseitiges Leistungskondensator-Konzept für DC-Link-Anwendungen entwickelt. In Kombination mit der neuesten Generation an IGBT-Modulen ermöglicht es die schnelle Marktreife von kompakten Umrichtern für Anwendungen in den Bereichen Traktion, erneuerbare Energien und Industrie.


ModCap™ ist aus parallel verschalteten Flachwickeln aufgebaut, die mit Polyurethanharz vergossen sind. Dank dieses Designs können die Kondensatoren sehr nahe an den IGBT-Modulen verbaut werden, wodurch sich sehr kurze Leitungslängen ergeben. Kombiniert mit der sehr geringen Eigeninduktivität der Kondensatoren von unter 14 nH führt dies dazu, dass sich beim Abschalten des Stroms große Spannungsüberhöhungen an den IGBT-Modulen vermeiden lassen. Dadurch kann in der Regel auf Snubber-Kondensatoren verzichtet werden, was wiederum den Platzbedarf und die Kosten neuer Umrichter-Designs reduziert.

Als Dielektrikum wird biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP) eingesetzt, wodurch eine konstante Hotspot-Temperatur von 90 °C möglich ist. Außerdem ergeben sich deutlich verbesserte Eigenschaften bei der Selbstheilung. TDK kann dank des Einsatzes von Simulationssoftware das thermische Verhalten der Kondensatoren nach Parametern wie Frequenzspektrum, maximaler Strom, Einbauverhältnisse und andere mehr berechnen, die vom Kunden vorgegeben werden.


ModCap auf einen Blick

Eigenschaften und Vorteile

 ModCap

Merkmale

  • Kapazitätsspektrum von 365 bis 2525 µF  
  • Spannungen von 1100 bis 2300 V
  • Niedrige äquivalente Serieninduktivität (ESL) von <14 nH
  • Temperaturbereich bis 90 °C Hotspot
  • IEC 61071, IEC 61881-1, EN 45545-2 HL3 R23 (Feuer und Rauch)
  • Gefüllt mit Polyurethanharz (Trockentechnologie)
  • Offenes Kunststoffgehäuse
  • Flachwickel

Vorteile

  • Hohe Energiedichte, ultrakompakte Lösung
  • Modulares Konzept für Parallelschaltungen
  • Geringe Spannungsüberhöhung
  • In der Regel keine Snubber-Kondensatoren erforderlich
  • Lebensdauer bis 200.000 Stunden
  • Simulationssoftware für gesamte Serie verfügbar
  • Kostenoptimierung
  • Verkürzte Markteinführungszeiten und Durchlaufzeiten

Anwendungen

 Applications

Simulationen

Thermische Simulation

Thermisches Modell zur spezifischen Simulation gemäß der applikationspezifischen Spektren- und Grenzbedingungen.

 Simulations Thermal Map

Elektromagnetische Simulation

Ein elektromagnetisches Modell zur spezifischen Simulation gemäß den vom Kunden definierten Spektren- und Grenzbedingungen ist verfügbar.

 Simulations Electromagnetic

ModCap löst Design-Probleme

Warum sind in der Regel keine Snubber-Kondensatoren erforderlich?

ModCap wurde zur Verringerung der Streuinduktivität ausgelegt; die gesamte Produktserie erzielt Werte unter 14 nH. Durch ihr Design können die Kondensatoren sehr nah an den IGBT-Modulen verbaut werden, was sehr geringe Leitungslängen ermöglicht. Dadurch wird beim Abschalten des Stroms eine große Spannungsüberhöhung an den IGBT-Modulen vermieden, wodurch in der Regel keine Snubber-Kondensatoren erforderlich sind.

Wieso verfügt ModCap über eine höhere Energie- und Leistungsdichte als andere Lösungen?

ModCap ist das Ergebnis langjähriger Erfahrung bei der Entwicklung harzgefüllter  Kondensatoren. Die spezielle Metallisierung der Folien maximiert die Selbstheilfähigkeit und hält gleichzeitig hohen Stromdichten stand, wodurch Verluste reduziert werden. Die Kondensator-Abmessungen wurden für aktuelle und künftige IGBT-Leistungsmodule ausgelegt, um den Platzbedarf der DC-Link-Einheit bezüglich Abmessungen und Leistung zu optimieren.

Welche Vorteile bietet ein modulares DC-Link-Kondensatorkonzept?

Die Hauptvorteile eines modularen Kondensatorkonzepts sind verringertes Volumen, geringe Kosten, eine standardisierte Ausführung, geringe Streuinduktivität und eine hohe Strom- und Energiedichte. Zusätzlich ermöglicht ModCap durch sein neuartiges mechanisches Design, das auf vorhandene SiC/IGBT-Leistungsmodule abgestimmt ist, die Plug-and-Play-Philosophie.

Als Standardprodukt erfüllt ModCap die meisten Industrienormen: EN 45545-2, IEC 61071, IEC61881-1, UL und viele mehr. Kunden erhalten somit ein vollständig validiertes Produkt mit allen erforderlichen Dokumenten.

Auch wenn es sich bei ModCap um Standardausführungen handelt, kann TDK damit maßgeschneiderte Lösungen anbieten. Dank des umfangreichen Typenspektrums und technischen Supports, SPICE-Modellen und elektromagnetischen und thermischen FEA-Simulationen, ist TDK in der Lage, hervorragende Lösungen für kundenspezifische Anforderungen zu liefern.

Was ist die maximale Hotspot-Temperatur für diese Reihe?

Eine Hotspot-Temperatur von bis zu 90 °C im Betrieb ist dank hochkristallinem BOPP und feinjustierten, automatisierten Prozessparametern möglich. Zudem werden deutlich bessere Selbstheilungseigenschaften erreicht.

Für eine präzise Wärmeverteilung im Kondensator bietet TDK zudem FEA-Simulationen, die auf Ihre spezifischen elektrischen und mechanischen Bedingungen abgestimmt sind. TDK kann ModCap in Kunden-Setup simulieren und dabei nicht nur die elektrischen Bedingungen berücksichtigen, sondern auch alle anderen Aspekte, die einen Einfluss haben können, wie etwa externe elektromagnetische Störungen, das Kühlsystem, die mechanische Baugruppe usw.

Erfüllt ModCap die Richtlinien zu Feuer und Rauch?

Alle Materialien, die in Schienenfahrzeugen für den Personentransport eingesetzt werden, müssen die Norm EN45545-2 erfüllen, um das höchste Maß an Sicherheit im Brandfall zu erreichen. Schienenfahrzeuge werden gemäß der für ihre Konstruktion und ihren Betrieb geltenden Gefährdungsstufe klassifiziert.

Die drei Gefährdungsstufen sind: HL1, HL2 und HL3, wobei HL1 die geringsten und HL3 die höchsten Anforderungen stellt. ModCap, die neue modulare Standardreihe, erfüllt die hohen Anforderungen der Norm EN45545-2 für den Brandschutz in Schienenfahrzeugen und erfüllt die Gefährdungsstufen bis HL3 mit Hinblick auf Leistungskondensatoren (R22, R23 und/oder R24).

Darum kann ModCap auch in Schlafwagen eingesetzt werden, die auf Strecken mit langen Tunneln eingesetzt werden, oder in U-Bahnen.

Wieso hält ModCap Oberschwingungen von bis zu 100 kHz stand?

Basis für den den Einsatz bei hohen Oberschwingungen ist die innere mechanische Konstruktion des ModCap, also die gleichmäßige Verteilung der eingesetzten Flachwickel sowie deren kurze Anbindung. Außerdem können durch den Einsatz spezieller FAE-Software externe und selbstinduzierte elektromagnetische Felder erkannt werden und entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden. Zusätzlich unterstützt TDK seine Kunden bei der Gestaltung der mechanischen Schnittstelle zum Kondensator.

Produktpräsentation

TDK hat ein modulares, vielseitiges Leistungskondensatorkonzept für DC-Link-Anwendungen entwickelt. In Kombination mit der neuesten Generation von IGBT-Modulen ermöglicht es die schnelle Marktreife von kompakten Umrichtern für Anwendungen in den Bereichen Traktion, erneuerbare Energien und Industrie.


Datenblätter

PDF Typ Anwendung Bauart Anzahl der Phasen Nennkapazität (µF)
file_pdf_box new
B25645 DC link MKK DC-R unknown 365 - 2525

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