Avaliação de modelo térmico para capacitor de filme plástico em operação

Abstract

Este trabalho tem por objetivo a análise e caracterização do comportamento térmico de capacitores de filme plástico metalizado em operação, utilizando dados de aplicação em sistemas fotovoltaicos em modo DC-Link. Sistemas fotovoltaicos têm sido cada vez mais utilizados e com isso a sua caracterização térmica do circuito, em particular dos capacitores, é fundamental para implementação de técnicas visando o aumento do tempo de vida útil dos circuitos eletrônicos. Os dados de medições elétricas são utilizados para determinação das perdas devido a resistências dos materiais da bobina, espraiamento metálico e terminais, bem como a capacidade de propagação de calor dos materiais que o compõe para elaboração do circuito térmico. A aplicação em sistemas fotovoltaicos é formulada com base em modelos da literatura e datasheets, sendo que a partir de seu comportamento é possível estimar as correntes de ondulação que geram o aumento de temperatura para utilização no circuito térmico equivalente. Por fim, foram realizados testes de auto aquecimento utilizando um Analisador de Correntes de Ondulação (do inglês, Ripple Current Tester) para comparação e mensuração de erros do modelo de circuito térmico proposto. Foram obtidos resultados que sugerem mais condições a serem consideradas do que o proposto, como a variação da temperatura ambiente e aquecimento dos cabos e terminais devido ao efeito Skin em alta frequência. Nos ensaios com temperatura ambiente estável, os resultados foram satisfatórios.

This work aims to analyze and characterize the thermal behavior of metallized plastic film capacitors in operation, using application data in photovoltaic systems in DC-Link mode. Photovoltaic systems have been used more and more and with that their thermal characterization of the circuit, in particular of the capacitors, is fundamental for the implementation of techniques aimed at increasing the useful life of electronic circuits. The electrical measurement data are used to experience the losses due to resistance of the coil materials, metallic smearing and terminals, as well as the heat pressure capacity of the materials that compose it for the elaboration of the thermal circuit. The application in photovoltaic systems is formulated based on literature models and datasheets, and from their behavior it is possible to estimate the ripple currents that generated the temperature increase for use in the equivalent thermal circuit. Finally, self-heating tests were performed using a Ripple Current Tester for comparison and measurement of errors of the standard thermal circuit model. Results were obtained that suggested more conditions to be considered than the standard, such as variation in ambient temperature and heating of cables and terminals due to the Skin effect at high frequency. In controlled trials, the results were good.