Passive Bauelemente für die erneuerbaren Energien
Langlebige Kondensatoren und leistungsfähige Sicherungen
Hohe Performance-Werte unter extremen Einsatzbedingungen, verbunden mit einer hohen Lebensdauer – das sind wesentliche Eigenschaften von passiven Bauelementen, die im Umfeld der erneuerbaren Energien eingesetzt werden.
Eine Alternative zu bisherigen Montagemöglichkeiten für Kondensatoren an IGBTs bietet seit kurzem Fischer & Tausche an. Dabei werden vormontierte Elektrolytkondensatoren auf einem Busbar-Anschluss kontaktiert und in ein stabiles Kunststoffgehäuse vergossen. So ist die Kondensatorenbank direkt mit dem IGBT verbindbar, um schädliche Induktivitäten zu reduzieren. Je nach Applikation kann die Schaltung der Kondensatoren in Serie oder parallel erfolgen. Symmetriewiderstände sind bereits in die Kondensatormodule integriert. Zu den Vorteilen dieses neuen Produkts zählt auch die abgestimmte Bauhöhe, die es ermöglicht, die Kondensatoren und das IGBT auf demselben Kühlkörper zu kühlen.
Direkt an die Sicherung von PV-Anlagen wendet sich Littelfuse mit den Solar-Sicherungen SPXV. Sie erfüllen die Anforderungen der IEC 60269-6 und UL2579 und sind für den Einsatz in String-Combiner Boxen vorgesehen. Mit ihnen sind Spannungen bis 1500 VDC und Einsatzströme von 6 bis 30 A abzudecken. Das Abschaltvermögen der Sicherungen liegt bei 30 kA. Dieser Wert ist notwendig, um bei Bedarf auch Rückwärts-Fehlerströme aus dem Eingangskreis von Solarinvertern zuverlässig trennen zu können.
Eine Reihe von Unternehmen hat in jüngster Vergangenheit Kondensator-Lösungen vorgestellt, die auf den Einsatz in Solarinvertern zielen, so etwa Vishay mit der Snap-in-Aluminium-Leistungskondensatorserie 159-PUL-SI. Ausgelegt sind die Kondensatoren für Nennspannungen bis 500 V bei Temperaturen bis +105 °C. Über ihre gesamte Lebensdauer bieten sie eine Ripplestrombelastbarkeit bis 2,80 A. Gleichzeitig warten die Kondensatoren mit niedrigen maximalen ESR-Werten von bis zu 150 mΩ bei 100 Hz auf. Erhältlich sind die Kondensatoren in runden Aluminium-Gehäusen mit Überdruckventil und Gehäusegrößen von 22 x 25 mm bis 35 x 60 mm. Ihr Kapazitätsbereich erstreckt sich von 56 bis 1800 µF. Bei 500 V Nennspannung beträgt die max. zulässige Betriebstemperatur +105 °C, und die Lebensdauer 3000 Stunden.
Für Anwendungen wie Leistungsfaktorkorrektur und AC-Ausgangsfilter in Solar- und Windkraft-Wechselrichtern sind die Dreiphasen-Filmkondensatoren der Serie FLB von AVX konzipiert. Zu ihren Besonderheiten zählt ein doppeltes Sicherheitssystem: Überdruckabschaltung und Selbstheilungstechnologie. Zudem zeichnen sie sich durch hohe Ripplestrombelastbarkeit und eine sehr hohe Durchschlagfestigkeit aus. Spezifiziert sind die Kondensatoren für –40 bis +80 °C. Erhältlich sind sie mit sechs Nennspannungswerten von 230 bis 690 VAC und mit Kapazitäten, die von 3 x 20,3 µF bis 3 x 335 µF reichen (Kapazitätstoleranzklassen: ±5, –10, –20%).
Für Applikationen mit höheren Zwischenkreisspannungen, wie sie durch den Einsatz neuer, jetzt verfügbarer Leistungshalbleiter möglich sind, stellt Jianghai Europe als Ergänzung seines Elektrolytkondensatoren-Angebots nun die Folienkondensatoren der Baureihen CBB_131_DL und CBB_136_DP vor. Sie sind mit einem selbstheilendem Polypropylen-Dielektrikum ausgeführt. Die bi-axiale Ausrichtung der Polymerketten im Dielektrikum sorgt für hohe Spannungsfestigkeit und spezifische Kapazität. Niedrige Verluste und geringe Eigeninduktivität zeichnen diese Folienkondensatoren aus, deren Spannungsbereich bis zu 3000 VDC erstreckt.
Für den Einsatz in Steuerungen und Stromversorgungen in Zusammenhang mit erneuerbaren Energien empfehlen sich die Polymer-Kondensatoren der OS-CON- und Hybrid-Serie (Becher) bzw. SP-CAP- und POSCAP-Serie (Chip) von Panasonic. Sie verbinden die Vorteile klassischer Elektrolyte (Kapazität) mit den Eigenschaften von MLCC Kondensatoren für höhere Schaltfrequenzen (Impedanz). Ihr niedriger ESR führt zu geringen Verlustleistungen, gleichzeitig zeichnen sie sich durch eine sehr hohe Ripplestrombelastbarkeit pro Volumen aus. Hinzu kommt die Temperaturstabilität über den gesamten Anwendungsbereich. Lebensdauer und Zuverlässigkeit verhalten sich fast unabhängig vom Bauvolumen. Das gewährleistet einen jahrelangen, wartungsfreien Betrieb, etwa in PV-Invertern bei direkter Sonneneinstrahlung.
Auf den Einsatz in Smart Meters und Backup-Systemen, die Strom aus erneuerbaren Energien nutzen, zielt Taiyo Yuden mit den Lithium-Ionen-Kondensatoren der Baureihe LIC2540R 3R8277, die sich gegenüber bisherigen Lösungen durch eine Kapazitätssteigerung um 35% auszeichnen. Die zylindrischen, 25 x 40 mm großen Kondensatoren bieten 270 F im Nennspannungsbereich von 2,2 V (min.) bis 3,8 V (max.). Einsetzbar sind sie von –25 bis +60 °C.
In naher Zukunft will Murata mit Hochtemperatur-Folienkondensatoren auf den Markt kommen, die sich bis +125 °C betreiben lassen. Sie werden vergleichbare elektrische Daten wie Polypropylen-Kondensatoren aufweisen. Ihre Nennspannung wird bei 450 V liegen, die Kapazitäten von 5 bis 20 µF reichen. Konzipiert sind diese Kondensatoren vor allem für DC-Link Applikationen. Muster sollen demnächst erhältlich sein.
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