ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มในการใช้งานด้านพลังงาน

คอลเลกชั่นตัวเก็บประจุประเภทต่างๆ ไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนักในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่การใช้งานก็มีการเปลี่ยนแปลงอย่างแน่นอน ในบทความนี้ เราจะมาดูวิธีการใช้ตัวเก็บประจุในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง และเปรียบเทียบเทคโนโลยีที่มีอยู่ ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม กำลังแสดงข้อได้เปรียบในการใช้งานที่กำลังจะเกิดขึ้นเช่น ยานพาหนะไฟฟ้า การแปลงพลังงานทดแทน และ อินเวอร์เตอร์ในไดรฟ์ - อย่างไรก็ตาม อิเล็กโทรไลต์อะลูมิเนียม (Al) ยังคงมีความสำคัญเมื่อความหนาแน่นในการกักเก็บพลังงานเป็นข้อกำหนดหลัก

Al Electrolitic หรือ Film Capacitor ?

มันเป็นเรื่องง่ายที่จะยกเลิก อัลอิเล็กโทรไลต์ เช่นเดียวกับเทคโนโลยีของเมื่อวาน แต่ความแตกต่างในประสิทธิภาพระหว่างพวกเขากับตัวเลือกภาพยนตร์นั้นไม่ได้ชัดเจนเสมอไป ในแง่ของความหนาแน่นของพลังงานที่เก็บไว้ เช่น จูล/ลูกบาศก์เซนติเมตร ยังคงเหนือกว่าตัวเก็บประจุแบบฟิล์มมาตรฐาน แม้ว่าจะมีตัวแปรที่แปลกใหม่ เช่น การแบ่งส่วนผลึกสูง โพรพิลีนเคลือบโลหะ เปรียบเทียบได้ นอกจากนี้ อัลอิเล็กโตรไลติกส์ยังรักษาระดับกระแสกระเพื่อมที่อุณหภูมิสูงกว่าได้ดีกว่าตัวเก็บประจุแบบฟิล์มของคู่แข่ง แม้แต่ปัญหาด้านอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือที่รับรู้ก็ไม่สำคัญนักเมื่ออัลอิเล็กโทรไลติกถูกลดค่าลงอย่างเหมาะสม อัลอิเล็กโทรไลต์ยังคงน่าสนใจมาก โดยที่จำเป็นต้องส่งแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงบัสเมื่อไฟฟ้าดับโดยไม่ต้องมีแบตเตอรี่สำรอง ตัวอย่างเช่น เมื่อต้นทุนเป็นปัจจัยผลักดัน เป็นเรื่องยากอย่างยิ่งที่จะคาดการณ์ว่าตัวเก็บประจุแบบฟิล์มจะเข้ามาแทนที่ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ในแหล่งจ่ายไฟแบบออฟไลน์สำหรับสินค้าโภคภัณฑ์

ภาพยนตร์ชนะในหลาย ๆ ด้าน

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มมีข้อได้เปรียบที่สำคัญหลายประการเหนือตัวเก็บประจุอื่นๆ: อัตราความต้านทานอนุกรมที่เทียบเท่า (ESR) สามารถลดลงได้อย่างมาก ส่งผลให้สามารถจัดการกระแสริปเปิลได้ดีขึ้นมาก อัตราแรงดันไฟกระชากยังเหนือกว่า และที่สำคัญที่สุดคือตัวเก็บประจุแบบฟิล์มสามารถรักษาตัวเองได้

รูปที่ 1 ลักษณะฟิล์มคาปาซิเตอร์

รูปที่ 2 ความแปรผันของ DF กับอุณหภูมิของฟิล์มโพลีโพรพีลีน

หลังจากเกิดความเครียด นำไปสู่ความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของระบบที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการรักษาตนเองขึ้นอยู่กับระดับความเครียด ค่าสูงสุด และอัตราการเกิดซ้ำ นอกจากนี้ ความล้มเหลวร้ายแรงในท้ายที่สุดยังคงเกิดขึ้นได้เนื่องจากการสะสมของคาร์บอนและความเสียหายของหลักประกันจากพลาสมาอาร์กที่เกิดขึ้นระหว่างการล้างข้อผิดพลาด คุณลักษณะเหล่านี้ตรงกับการใช้งานสมัยใหม่ในการแปลงพลังงานในยานพาหนะไฟฟ้าและระบบพลังงานทางเลือก โดยไม่จำเป็นต้องรอไฟฟ้าดับหรือระหว่างพีคคลื่นความถี่ของสาย ข้อกำหนดหลักคือความสามารถในการจ่ายและจมกระแสกระเพื่อมความถี่สูงที่อาจสูงถึงหลายร้อยหรือหลายพันแอมป์ ขณะเดียวกันก็รักษาการสูญเสียที่ยอมรับได้และความน่าเชื่อถือในระดับสูง นอกจากนี้ยังมีการเคลื่อนที่ไปสู่แรงดันไฟฟ้าบัสที่สูงขึ้นเพื่อลดการสูญเสียโอห์มมิกในระดับพลังงานที่กำหนด นี่จะหมายถึงการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของอิเล็กโทรไลต์ Al โดยมีพิกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดประมาณ 550 V เพื่อหลีกเลี่ยงความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า อาจจำเป็นต้องเลือกตัวเก็บประจุราคาแพงที่มีค่าตรงกัน และใช้ตัวต้านทานปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าที่มีความสูญเสียและต้นทุนที่เกี่ยวข้อง

ปัญหาด้านความน่าเชื่อถือไม่ได้ตรงไปตรงมา แม้ว่าภายใต้สภาวะที่มีการควบคุม อิเล็กโทรไลติกจะเทียบได้กับฟิล์มกำลัง ซึ่งหมายความว่าโดยทั่วไปแล้วจะทนต่อแรงดันไฟฟ้าเกินเพียง 20% ก่อนเกิดความเสียหาย ในทางตรงกันข้าม ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าเกินได้ 100% ในระยะเวลาที่จำกัด เมื่อเกิดความล้มเหลว อิเล็กโทรไลต์อาจลัดวงจรและระเบิด ส่งผลให้ส่วนประกอบอนุกรม/ขนานทั้งหมดพังลงพร้อมกับการปล่อยอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นอันตราย ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มยังสามารถรักษาตัวเองได้ แต่ความน่าเชื่อถือของระบบภายใต้สภาวะที่แท้จริงของความเครียดเป็นครั้งคราวอาจแตกต่างกันอย่างมากระหว่างทั้งสองประเภท เช่นเดียวกับส่วนประกอบทั้งหมด ระดับความชื้นที่สูงอาจทำให้ประสิทธิภาพของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มลดลง และควรได้รับการควบคุมอย่างดีเพื่อความน่าเชื่อถือสูงสุด ความแตกต่างในทางปฏิบัติอีกประการหนึ่งคือความง่ายในการติดตั้งตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม ซึ่งมีอยู่ในกล่องสี่เหลี่ยมหุ้มฉนวนที่มีประสิทธิภาพเชิงปริมาตร พร้อมตัวเลือกการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่หลากหลาย ตั้งแต่ขั้วต่อสกรูไปจนถึงตัวดึง ตัวยึด และแท่งบัส เมื่อเปรียบเทียบกับกระป๋องโลหะทรงกลมทั่วไปของ อิเล็กโทรไลต์ ฟิล์มไดอิเล็กทริกไม่มีขั้วช่วยให้ติดตั้งได้แบบย้อนกลับ และช่วยให้ใช้งานในการใช้งานที่มีการใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ เช่น ในการกรองอินเวอร์เตอร์-เอาท์พุต

แน่นอนว่า มีไดอิเล็กทริกของตัวเก็บประจุแบบฟิล์มอยู่หลายประเภท และรูปที่ 1 จะให้ผลสรุปเกี่ยวกับประสิทธิภาพในการเปรียบเทียบ [1] ฟิล์มโพลีโพรพีลีนเป็นผู้ชนะโดยรวมเมื่อความสูญเสียและความน่าเชื่อถือภายใต้ความเค้นคือข้อพิจารณาหลัก เนื่องจากมี DF ต่ำและการสลายอิเล็กทริกสูงต่อความหนาของหน่วย ฟิล์มอื่นๆ อาจจะดีกว่าสำหรับพิกัดอุณหภูมิและความจุ/ปริมาตร โดยมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่สูงขึ้นและความพร้อมของฟิล์มทินเนอร์ และที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ โพลีเอสเตอร์ยังคงใช้อยู่ทั่วไป DF มีความสำคัญเป็นพิเศษและถูกกำหนดให้เป็น ESR/รีแอกแทนซ์แบบคาปาซิทีฟ และโดยปกติจะระบุที่ 1 kHz และ 25 °C DF ที่ต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับไดอิเล็กทริกอื่นๆ แสดงถึงความร้อนที่ต่ำกว่า และเป็นวิธีการเปรียบเทียบการสูญเสียต่อไมโครฟารัด DF จะแตกต่างกันไปเล็กน้อยตามความถี่และอุณหภูมิ แต่โพลีโพรพีลีนทำงานได้ดีที่สุด รูปที่ 2 และ 3 แสดงแปลงทั่วไป

โครงสร้างตัวเก็บประจุแบบฟิล์มโพลีโพรพีลีน

โครงสร้างตัวเก็บประจุแบบฟิล์มมีสองประเภทหลักที่ใช้ฟอยล์และการเคลือบโลหะแบบสะสม ดังแสดงในรูปที่ 4 โดยทั่วไปแล้วฟอยล์โลหะที่มีความหนาประมาณ 5 นาโนเมตรจะใช้ระหว่างชั้นอิเล็กทริกเพื่อความสามารถกระแสสูงสุดที่สูง แต่ไม่ได้เกิดขึ้นเอง - เยียวยาหลังจากทนความเครียด ฟิล์มเมทัลไลซ์เกิดขึ้นจากสุญญากาศ และโดยทั่วไปจะฝากอัลไว้ที่ 1,200  °C ลงบนฟิล์มให้มีความหนาประมาณ 20–50 นาโนเมตร โดยมีอุณหภูมิของฟิล์มอยู่ระหว่าง -25 ถึง −35 °C

รูปที่ 3 ความแปรผันของ DF พร้อมความถี่ของฟิล์มโพลีโพรพีลีน

รูปที่ 4 โครงสร้างตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม

แม้ว่าโลหะผสมสังกะสี (Zn) และ Al-Zn ก็สามารถใช้ได้เช่นกัน กระบวนการนี้ช่วยให้สามารถรักษาตัวเองได้ โดยที่การพังทลาย ณ จุดใดๆ ทั่วทั้งอิเล็กทริกทำให้เกิดความร้อนสูงเฉพาะจุด ซึ่งอาจสูงถึง 6,000 °C ทำให้เกิดพลาสมา การทำให้เป็นโลหะรอบๆ ช่องสลายจะถูกระเหย โดยการขยายตัวอย่างรวดเร็วของพลาสมาจะดับการคายประจุ ซึ่งแยกข้อบกพร่องออกและทำให้ตัวเก็บประจุทำงานได้อย่างสมบูรณ์ การลดความจุไฟฟ้าจะน้อยมากแต่จะมีการเพิ่มเติมเมื่อเวลาผ่านไป ทำให้เป็นตัวบ่งชี้ที่มีประโยชน์ในการเสื่อมสภาพของส่วนประกอบ

วิธีการทั่วไปในการเพิ่มความน่าเชื่อถือเพิ่มเติมคือการแบ่งส่วนที่เป็นโลหะบนฟิล์มออกเป็นส่วนๆ หรืออาจเป็นหลายล้าน โดยมีประตูแคบที่ป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าไปในส่วนต่างๆ และทำหน้าที่เป็นฟิวส์สำหรับการโอเวอร์โหลดรวม การลดเส้นทางกระแสไฟทั้งหมดลงไปจนถึงการทำให้เป็นโลหะจะช่วยลดการจัดการกระแสไฟสูงสุดของส่วนประกอบ แต่ระยะขอบด้านความปลอดภัยเพิ่มเติมที่นำมาใช้ทำให้สามารถจัดอันดับตัวเก็บประจุได้อย่างมีประโยชน์ที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น

โพลีโพรพีลีนสมัยใหม่มีความเป็นฉนวนประมาณ 650 V/µm และมีความหนาประมาณ 1.9 µm ขึ้นไป ดังนั้นอัตราแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุสูงถึงหลายกิโลโวลต์จึงทำได้เป็นประจำ โดยที่บางส่วนจะมีพิกัดอยู่ที่ 100 kV อย่างไรก็ตาม ที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า ปรากฏการณ์ของการคายประจุบางส่วน (PD) หรือที่เรียกว่าการปล่อยโคโรนา จะกลายเป็นปัจจัยหนึ่ง PD คือการสลายแรงดันไฟฟ้าสูงของ microvoids ในกลุ่มวัสดุหรือในช่องว่างอากาศระหว่างชั้นของวัสดุ ทำให้เกิดการลัดวงจรบางส่วนของเส้นทางฉนวนทั้งหมด PD (การปล่อยโคโรนา) ทิ้งร่องรอยคาร์บอนไว้เล็กน้อย ผลกระทบเริ่มแรกนั้นไม่สามารถสังเกตเห็นได้ แต่สามารถสะสมเมื่อเวลาผ่านไปจนกระทั่งฉนวนที่มีรอยคาร์บอนที่อ่อนตัวลงอย่างกะทันหันเกิดขึ้น เอฟเฟกต์นี้อธิบายได้ด้วยเส้นโค้ง Paschen ดังแสดงในรูปที่ 5 และมีแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นและการสูญเสียลักษณะเฉพาะ รูปนี้แสดงตัวอย่างความแรงของสนามสองตัวอย่าง จุดเหนือเส้นโค้ง Paschen, A มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการสลาย PD

รูปที่ 5 เส้นโค้ง Paschen และตัวอย่างความแรงของสนามไฟฟ้า

เพื่อตอบโต้ผลกระทบนี้ ตัวเก็บประจุที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงมากจะถูกชุบน้ำมันเพื่อแยกอากาศออกจากอินเทอร์เฟซของเลเยอร์ ประเภทแรงดันไฟฟ้าต่ำมีแนวโน้มที่จะเติมเรซิน ซึ่งยังช่วยให้มีความทนทานทางกลอีกด้วย อีกวิธีหนึ่งคือการสร้างตัวเก็บประจุแบบอนุกรมในตัวเรือนเดี่ยว ซึ่งช่วยลดแรงดันตกคร่อมแต่ละตัวให้ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ PD เป็นผลกระทบเนื่องจากความเข้มของสนามไฟฟ้า ดังนั้นการเพิ่มความหนาของอิเล็กทริกเพื่อลดความลาดชันของแรงดันไฟฟ้าจึงเป็นไปได้เสมอ แต่จะเพิ่มขนาดโดยรวมของตัวเก็บประจุ มีการออกแบบตัวเก็บประจุหลายแบบที่รวมเอาฟอยล์และการเคลือบโลหะเข้าด้วยกันเพื่อให้เกิดประนีประนอมระหว่างความสามารถกระแสไฟฟ้าสูงสุดและการรักษาตัวเอง การทำให้เป็นโลหะสามารถให้คะแนนได้จากขอบของตัวเก็บประจุ เพื่อให้วัสดุที่หนาขึ้นที่ขอบช่วยให้จัดการกระแสไฟฟ้าได้ดีขึ้นและมีการต่อสายที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นโดยการบัดกรีหรือการเชื่อม และการให้คะแนนสามารถต่อเนื่องหรือเป็นขั้นได้

การประยุกต์ใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม

บางทีอาจเป็นประโยชน์ที่จะย้อนกลับไปดูว่าการใช้ตัวเก็บประจุอัลอิเล็กโทรไลต์มีข้อดีอย่างไร ตัวอย่างหนึ่งคือในตัวแปลงออฟไลน์ที่มีประสิทธิภาพ 90% ขนาด 1kW พร้อมส่วนหน้าที่แก้ไขตัวประกอบกำลัง โดยต้องใช้เวลา 20 มิลลิวินาที ดังแสดงในรูปที่ 6 โดยทั่วไปจะมีบัส dc ภายในที่มี แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด Vn เท่ากับ 400 V และแรงดันไฟตกคร่อม Vd เท่ากับ 300 V ซึ่งต่ำกว่านั้น ซึ่งการควบคุมเอาท์พุตจะหายไป

ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ C1 จ่ายพลังงานเพื่อรักษากำลังเอาท์พุตให้คงที่ในช่วงเวลาการทะลุผ่านที่ระบุ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของบัสลดลงจาก 400 เป็น 300 V หลังจากไฟฟ้าดับ ในทางคณิตศาสตร์ Po t/h =1/2 C(Vn²-Vd²) หรือ C=2*1000*0.02/0.9*(400²-300²) =634nF ที่พิกัด 450 V

ถ้า ตัวเก็บประจุอัลอิเล็กโทรไลต์ ถูกนำมาใช้ ดังนั้นสมการจะส่งผลให้ได้ปริมาตรที่ต้องการประมาณ 52 cm3 (เช่น 3 ใน 3 ) เช่น ถ้า ทีดีเค-EPCOS ใช้ซีรีส์ B43508 ในทางตรงกันข้าม ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มอาจมีขนาดใหญ่ที่ใช้งานไม่ได้ โดยต้องใช้ตัวเก็บประจุแบบขนาน 15 ตัวที่ปริมาตรรวม 1,500 cm3 (เช่น 91 ใน 3 ) หากใช้ซีรีส์ TDK-เอ็ปคอส B32678 ความแตกต่างนั้นชัดเจน แต่ตัวเลือกจะเปลี่ยนไปหากตัวเก็บประจุจำเป็นต้องควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมบนสาย dc ใช้ตัวอย่างที่คล้ายกันในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าของบัส 400-V มาจากแบตเตอรี่ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการคงไว้ อย่างไรก็ตาม มีความจำเป็นต้องลดผลกระทบระลอกคลื่นเป็น เช่น ค่าเฉลี่ยรากกำลังสอง (rms) 4 V จากพัลส์กระแสไฟฟ้าความถี่สูง 80 A rms ที่ถ่ายโดยตัวแปลงดาวน์สตรีมที่ 20 kHz นี่อาจเป็นการใช้งานกับรถยนต์ไฟฟ้า และความจุที่ต้องการสามารถประมาณได้จาก C=irms/Vrippe.2.Π.f=80/4*2*3.14*20*1000=160 uF ที่พิกัด 450 V

รูปที่ 6 ตัวเก็บประจุสำหรับขี่ผ่าน(ค้าง) HVDC: กระแสตรงแรงดันสูง

อิเล็กโทรไลต์ที่ 180 µF, 450 V อาจมีพิกัดกระแสริปเปิลเพียงประมาณ 3.5 A rms ที่ 60 °C รวมถึงการแก้ไขความถี่ (ซีรี่ส์ EPCOS B43508) ดังนั้น สำหรับ 80 A จะต้องใช้ตัวเก็บประจุ 23 ตัวขนานกัน ทำให้ได้พลังงานที่ไม่จำเป็น 4,140 µF โดยมีปริมาตรรวม 1,200  cm3 (นั่นคือ  73 ใน 3 ) ซึ่งเป็นไปตามพิกัดกระแสริปเปิล 20 mA/µF ที่อ้างในบางครั้งสำหรับอิเล็กโทรไลต์ หากพิจารณาตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม ตอนนี้จะมีเพียงสี่ตัวที่ขนานกันจาก EPCOS B32678 ซีรีส์นี้ให้คะแนนกระแสริปเปิล 132-A rms ที่ปริมาตร 402 cm3 (นั่นคือ 24.5  ใน 3 ) หากอุณหภูมิถูกจำกัดไว้ เช่น อุณหภูมิโดยรอบน้อยกว่า 70 °C ก็สามารถเลือกขนาดเคสที่เล็กกว่าได้ แม้ว่าเราจะเลือกอิเล็กโตรไลติกด้วยเหตุผลอื่น ความจุส่วนเกินอาจทำให้เกิดปัญหาอื่น ๆ เช่น การควบคุมพลังงานในกระแสพุ่งเข้า แน่นอนว่าหากเกิดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มจะทนทานในการใช้งานมากขึ้น ตัวอย่างนี้อาจอยู่ในแรงฉุดเบา ซึ่งการเชื่อมต่อเป็นระยะๆ กับสายโซ่ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเกินในการเชื่อมต่อดีซีลิงค์

ตัวอย่างนี้เป็นเรื่องปกติของสภาพแวดล้อมต่างๆ ในปัจจุบัน เช่น ในระบบจ่ายไฟสำรอง พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ การเชื่อม และอินเวอร์เตอร์ที่ผูกกับกริด ความแตกต่างด้านต้นทุนระหว่างฟิล์มและอัลอิเล็กโทรไลต์สามารถสรุปได้ในตัวเลขที่เผยแพร่ในปี 2013 [2] ค่าใช้จ่ายทั่วไปสำหรับ dc-bus จาก 440 Vac ที่แก้ไขแล้วมีอยู่ในตารางที่ 1

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มเหมาะสำหรับการแยกตัวและการดูแคลน

การใช้งานอื่น ๆ มีไว้สำหรับการแยกและ วงจรดูแคลน ในคอนเวอร์เตอร์หรืออินเวอร์เตอร์ ในที่นี้ ควรใช้โครงสร้างฟิล์ม/ฟอยล์หากขนาดอนุญาต เนื่องจากประเภทที่เป็นโลหะต้องมีขั้นตอนการออกแบบและการผลิตพิเศษ ขณะแยกส่วน ตัวเก็บประจุจะถูกวางขวางบัส dc เพื่อให้มีเส้นทางความเหนี่ยวนำต่ำสำหรับการหมุนเวียนกระแสความถี่สูง โดยทั่วไปจะเป็น 1 µF ต่อสวิตช์ 100 A หากไม่มีตัวเก็บประจุ กระแสจะไหลเวียนผ่านลูปตัวเหนี่ยวนำที่สูงกว่า ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว (Vtr) ดังต่อไปนี้:  Vtr  =-Ldi/dt

ด้วยการเปลี่ยนแปลงกระแสที่ 1,000 A/µs ที่เป็นไปได้ การเหนี่ยวนำเพียงไม่กี่นาโนเฮนรีก็สามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าที่มีนัยสำคัญได้ ร่องรอยของแผงวงจรพิมพ์สามารถมีความเหนี่ยวนำประมาณ 1 nH/มม. ดังนั้น จึงมีค่าประมาณ 1 Vtr/มม. ในสถานการณ์นี้ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่การเชื่อมต่อจะต้องสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในการควบคุม dV/dt ข้ามสวิตช์ ตัวเก็บประจุและเครือข่ายตัวต้านทาน/ไดโอดจะถูกวางขนานกับ ไอจีบีที หรือ MOSFET (รูปที่ 7)

วิธีนี้จะทำให้เสียงเรียกเข้าช้าลง ควบคุมการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และป้องกันการสลับปลอมเนื่องจากมีความถี่สูง

รูปที่ 7 สวิตช์ดูแคลน รูปที่ 8 ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มเป็นตัวปราบปราม EMI รูปที่ 9 ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มในการกรอง EMC ของมอเตอร์ไดรฟ์

dV/dt โดยเฉพาะใน IGBT จุดเริ่มต้นมักจะทำให้ความจุของ snubber ประมาณสองเท่าของผลรวมของความจุเอาต์พุตของสวิตช์และความจุในการติดตั้ง จากนั้นตัวต้านทานจะถูกเลือกเพื่อทำให้เสียงกริ่งใดๆ ดังขึ้นอย่างรุนแรง มีการกำหนดแนวทางการออกแบบที่เหมาะสมยิ่งขึ้น

การกรองอีเอ็มไอ

ตัวเก็บประจุโพลีโพรพีลีนที่ได้รับการจัดอันดับความปลอดภัยมักใช้ข้ามสายไฟเพื่อลด EMI โหมดดิฟเฟอเรนเชียล (รูปที่ 8) ความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวและการรักษาตัวเองเป็นสิ่งสำคัญ ตัวเก็บประจุในตำแหน่งเหล่านี้ได้รับการจัดอันดับเป็น X1 หรือ X2 ซึ่งสามารถทนต่อกระแสไฟชั่วคราว 4 และ 2.5 กิโลโวลต์ ตามลำดับ ค่าที่ใช้มักจะอยู่ในไมโครฟารัดเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) ทั่วไปในระดับพลังงานสูง ตัวเก็บประจุชนิดฟิล์ม Y ยังสามารถใช้ในตำแหน่งแบบต่อสายดินเพื่อลดสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไป โดยที่ค่าจังหวะ ca ถูกจำกัดเนื่องจากการพิจารณากระแสรั่วไหล (รูปที่ 8) รุ่น Y1 และ Y2 มีจำหน่ายสำหรับพิกัดชั่วคราว 8 และ 5 kV ตามลำดับ ความเหนี่ยวนำการเชื่อมต่อต่ำของตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม ยังช่วยรักษาเสียงสะท้อนในตนเองให้สูงอีกด้วย

การกรองอินเวอร์เตอร์-เอาท์พุต

การใช้งานที่เพิ่มขึ้นสำหรับตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วคือการสร้างตัวกรองความถี่ต่ำผ่านด้วยตัวเหนี่ยวนำแบบอนุกรมเพื่อลดทอนฮาร์โมนิกความถี่สูงในเอาต์พุต ac ของไดรฟ์และอินเวอร์เตอร์ (รูปที่ 9) ตัวเก็บประจุโพลีโพรพีลีนมักใช้สำหรับความน่าเชื่อถือ อัตรากระแสกระเพื่อมสูง และประสิทธิภาพเชิงปริมาตรที่ดีในการใช้งาน และตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุมักจะถูกบรรจุรวมกันในโมดูลเดียว โหลด เช่น มอเตอร์ มักจะอยู่ห่างจากชุดขับเคลื่อน และใช้ตัวกรองเพื่อให้ระบบเป็นไปตามข้อกำหนด EMC และลดความเครียดบนสายเคเบิลและมอเตอร์จากระดับ dV/dt ที่มากเกินไป