TDK电子

ModCap – 全新的模块化标准系列

模块化电容器概念

 Intro Pic

ModCap是一款面向直流支撑应用的模块化通用型电力电容器。结合最新一代的电源模块它可以广泛适用于牵引、可再生能源和工业应用中的各种紧凑型变频器,帮助客户的应用快速推向市场。在这个系列中有两款型号可供选择:ModCap MF(中频),适用于硅IGBT模块;ModCap HF(高频),适用于MOSFET SiC (碳化硅)模块。

ModCap HF(高频)是TDK专门针对基于碳化硅变频器的直流支撑应用而推出的新系列电容器。该系列点人工结合超快速切换的电源模块,可满足紧凑型变频器在紧凑外形、坚固结构和高功率密度方面的严格要求。

ModCap HF(高频)采用并联的扁平绕卷、配备8个接线端子和新型内置母排,具有出色的高频性能,因此能靠近碳化硅电源模块安装,实现卓越的高频(范围可达数百kHz)谐波缓冲能力。上述特性加上低至8 nH的超低杂散电感,使得该系列电容能有效防止电源模块在关断时出现电压过冲,因此,通常无需使用缓冲电容。反过来,这还能减少新一代采用碳化硅SiC技术的变流器设计的占用空间和成本。

两款电容产品系列均使用了创新的BOPP)作为介质,可实现高达+90°C的热点温度。而TDK目前正在研发的新一代介质,可实现高达+125°C的热点温度。TDK还提供相应的仿真软件,用户可以通过输入频谱、最大电流和特定安装条件等参数来对电容的热性能进行仿真。


ModCap标准系列

特点

  • 模块化概念,特别并联到IGBT (ModCap MF)  或碳化硅SiC MOSFET (ModCap HF)模块
  • 超低等效串联电感 (ESL):ModCap MF为14 nH;ModCap HF为8 nH
  • 热点温度高达+90 °C
  • 长使用寿命:达 200,000 小时
  • 可选仿真软件

优势

  • 性价比更高
  • 上市和交货周期更短
  • 紧凑且高功率密度,适用于各种变频器,比如轻型牵引和可再生能源领域
  • 低电压过冲,无需缓冲电容器

结构和标准

  • 聚氨酯树脂填充(干式技术)
  • 塑料外壳(开放式)
  • 扁平绕卷
  • 采用生物循环薄膜
  • 配备8个接线端子和新一代内置母排  (ModCap HF高频)
  • 符合 IEC 61071、IEC 61881-1和EN 45545-2 HL3 R23 标准关于防火和烟雾排放等级的要求,UL认证

系列对比

ModCap MF
ModCap HF
电容范围 (µF)
ModCap MF
ModCap HF
电压范围 (V DC)
ModCap MF
ModCap HF
低等效串联电感ESL (nH)



仿真

热仿真

热仿真模型可按照客户特定的频谱和边界条件要求进行仿真。

 Simulations Thermal Map

电磁仿真

电磁仿真模型可按照客户特定的频谱和边界条件要求进行。

 Simulations Electromagnetic


采用生物循环薄膜提高可持续性

 Bild ModCap

TDK的ModCap系列电容采用了生物循环聚丙烯  (PP)  薄膜。这种薄膜采用ISCC认证的原材料。这些原材料由第二代可再生原材料(生物循环)制成,即原材料完全源自废品和残渣(比如来自植物油生产、纸浆和造纸工业或废弃食用油脂)。因此可避免基本的道德问题,比如与食品生产冲突导致食品价格上涨等舆论。生物循环PP原材料的加工方式和传统原材料完全相同,并且具有相同的物理和化学特性,以及电气和机械性能。




应用

 Solar Grid
Solar
Drives
Wind
 Transportation
Drives

数据表

PDF 型号 应用 类型 相位数 额定电容 ( µF )
B25645 DC link MKK DC-R NA 350 - 3900

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ModCap解决的设计问题

为什么一般条件下无需缓冲电容器?

ModCap 采用特殊结构设计,能最大限度减小杂散电感,其中ModCap HF系列的杂散电感仅为8 nH左右。新颖的设计还是其能靠近碳化硅电源模块安装,最大限度缩短了引线。这可确保在断电时有效防止半导体模块上出现明显电压过冲。因此,一般情况下就无需额外的缓冲电容器。

为什么 ModCap 相比于其他解决方案具有更高的能量和功率密度?

ModCap HF(高频)由之前的ModCap MF(中频)改进而来,通过稍微改动内部结构和8个接线端子增强了高频性能和功率密度。宽度更窄的独特金属化薄膜可最大化自愈能力,同时能处理高电流密度并控制损耗。电容的尺寸和当前和即将推出的碳化硅电源模块相匹配,能优化直流支撑单元的占用空间和功率,尺寸几乎和小型ModCap MF(中频)相当。

该系列电容器的最高热点温度是多少?

凭借高结晶度的BOPP)材料和能微调的自动化工艺,ModCap MF(中频)运行时的最高热点温度可达90°C。实际上,我们正在开发内置高温薄膜的新版ModCap HF(高频)。

与ModCap MF(中频)一样,为确保电容器内部实现精确的热分布,TDK同样为ModCap HF提供了有限元分析(FEA)仿真,以便根据您的个性化电气和机械条件量身定制。TDK根据您设定的各种条件对ModCap HF(高频)进行仿真,包括所有电气条件和可能受影响的其他因素,如外部电磁干扰、冷却系统和机械装配,以及更重要的搭配新一代碳化硅半导体使用的高频特性。

ModCap是否满足消防和烟气排放法规?

用于客运轨道车辆的所有材料现在都必须符合 EN45545-2 标准,确保在发生火灾时具有最高的安全性,ModCap也不例外。轨道车辆根据与其设计和操作相关的火灾危险等级进行分类。

最新 EN45545 标准将危险等级划分三个危险等级,分别为HL1、HL2和HL3 ,其中 HL1 为最低要求,HL3 则为最高要求。ModCap MF系列满足新的欧洲防火标准 EN45545-2 关于电力电容器(R22、R23 和/或R24)的要求,达到最高的 HL3 级。

因此,ModCap HF的安全等级甚至能安装在横穿地下隧道的卧铺车厢和地铁的车厢上。

ModCap HF, as well as ModCap MF, are recognized as UL approval.

ModCap HF和ModCap MF均获得UL认证。

为什么ModCap能处理高达数百kHz的谐波?

ModCap能够处理高频谐波是因为内置了新一代汇流条,ModCap HF(高频)同样采如此。正是凭借内置母线,ModCap HF(高频)可处理高频谐波,实现均匀的内部电流分布,避免谐振效应。


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