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电力电子行业金属化薄膜电容

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古代产业范畴的电力电子对元器件的选择有了更高的要求,无论是电气特征方面照旧情况的操纵条件的要求。电容器也不破例,产品的牢靠性越来越成为要害。在电力电子使用中,薄膜电容器比其他电容器更具有上风。

薄膜电容以其良好的电功能在高压高频大功率电力电子设置装备摆设中得以普遍使用,分外在 DC-LINK 这个使用场所,薄膜电容与电解电容相比力具有高纹波电流接受才能、耐高压、低 ESR 和 ESL、短命命、 (干式防爆)、无极性和高频特征好等良好的电气功能,在高压大功率电力电子设置装备摆设中DC-LINK使用薄膜电容替换电解电容是一种趋向。

薄膜电容的上风

• 1.接受高无效电流的才能,最高可达1Arms/μF。

• 2.抗浪涌才能强,能接受2UnV 的浪涌电压

• 3.接受岑岭值的电流才能,dv/dt高达100V/μs, ESL电感量小,充放电速率快。

• 4.耐压高,能接受1.5倍于额外电压的过压。

• 5.无极性,能临时接受反向脉冲电压。

• 6.介质消耗小 ,ESR小,产品外部温升低,温度特征好。

• 7.体积小,短命命,没有酸净化。

• 8.可永劫间存储。

• 9. 替换电解并非等额容量替换,而是功效上的替换,依据差别的要求确定容量。

薄膜电容的开展趋向 (针对DC-LINK)
从1980年开端,利用金属化膜以及膜上金属支解技能的DC滤波电容失掉了长足的开展。在已往多年的开展中, 电容的体积和分量减小了3到4倍。如今薄膜消费商开辟出了更薄的膜,同时改良了金属化的支解技能极大的协助了这种电容的开展。用干式设计,使膜电容可以比电解电容愈加经济地掩盖600VDC到1200VDC之间的电压范畴。

1、干式替换油浸式

油浸式电容由于将油浸渍到薄膜内里(1200V以上的电容愈加),当电容产生漏液大概油产生老化时因油间接打仗到薄膜及金属镀层电极,会对电容的功能发生影响,大大延长了电容的寿命,而干式电容可以办理以上题目,并且减化了消费工艺,包管了产品的分歧性。

2、电气防爆替换压力防爆

油浸式电容一样平常接纳压力式防爆或接纳外部串联熔丝的方法举行防爆,而如今外洋干式薄膜电容一样平常接纳更为先辈的电气式防爆, 即接纳网状宁静膜,而电气式防爆比压力式防爆和外部串联熔丝防爆牢靠性更高、防爆结果更好。

薄膜电容的要害质料

介质—塑料薄膜(如:聚丙烯(PP),聚酯(PET),聚碳酸酯(PC),聚苯硫醚,(PPS) ),塑料薄膜的功能间接影响到薄膜电容的寿命和电气功能,国际做 PP 薄膜最好的厂家和外洋的高品格的 PP 薄膜(如德国的史泰拿、创斯普、法国的波洛莱和日本东丽等)差距还相称大,分外是影响电容寿命、耐压和低温特征的 PP 薄膜结晶度,国际厂家只能做到 60~65%结晶度,而外洋的能达 75~80%的结晶度,并渐渐在进步,如许假如用相反的厚度的薄膜、相反的工艺做的产品,外洋的高品格膜会比国际最好的膜做的产品寿命长 50%、耐压高 30%以上。

薄膜电容的常用布局及分类

A. 外部布局分类

1 双面金属化膜,外部串团结构

2 单面金属化膜,外部串团结构

3 单面金属化膜,外部不串

4 单面金属化膜,网状宁静布局

B.按形状布局分类

1 外包胶纸,轴向引出:引线,片,螺孔

2 尺度塑料外壳封装,线/片引出

3 尺度金属外壳,螺孔/螺杆引出

4 定制,异型外壳

C.按目的用处分类

Snubber(吸取)(PSD,PSC,PSM)

DC-link(直流滤波,直流链支持)(PDP,PDF,PDE,PDB)

AC-filter(交换滤波,LC,)(PAF,PAR)

Resonant(谐振) (PSC,PGH)

Switching(开关)(PWH)

对薄膜电容和电解电容比拟剖析

1、电功能(从产品设计及布局上举行剖析)

电解电容接纳的是隐箔式有感卷绕布局,而薄膜电容接纳的是金属化薄膜无感卷绕布局,如下图所示:

从下面的电解电容和薄膜电容的布局表示图可以看出:电解电容 属有感式卷绕,电流的流向旅程远(即是电解铝箔的长度),形成电 解电容的 ESL 和 ESR 较大,以是在担当大的纹波电流时热严峻; 而薄膜电容接纳的是无感式卷绕,电流的流向旅程短(即是薄膜的宽 度),薄膜电容的 ESL 和 ESR 极小,以是能接受大的纹波电流而不热。

2、寿命比拟

电解电容的寿命一样平常只要 2000~3000 小时,而短命命的也只 有 5000~6000 小时,并且容易产生漏液和存在保质期;而薄膜电 容寿命一样平常是 100000 小时以上,并且是干式和无保质限期;上面 是薄膜电容的寿命曲线图:

DC-LINK电容在电力电子设置装备摆设中的功效和使用
薄膜电容在电力电子设置装备摆设中的表示图

C1:直流链支持(DC-Link)

C2:逆变回路中 IGBT、IPM 模块突波电压吸取

C3 : AC滤波电容,输入端高频纹波吸取

二、 C1:直流链支持(DC-Link)

1.DC-LINK电容在电力电子设置装备摆设中的功效次要是为后级逆变体系的功率器件守旧刹时提供无效值和幅值很高的脉动电流

2.功效替换的实际剖析(容量选择办法剖析)

高频纹波电压盘算办法:E=1/2CU2-1/2C(U-△U)2

此中:E 为每次 IGBT 导通时所需能量,U 为电容导通前的电压, △U 为纹波电压的峰峰值,C 为电容容量。

E 的一样平常实际盘算办法(每 KW 所需均匀能量):

E=3600000/3600/f=1000/f(此中 f 为 PWM载波频率 )

以 f=2KHz 为例,E=0.5J,倘使直流母线电压 U=1000V 时,要求高频纹波电压△U 为 2%(即△U=20V),依据 E=1/2CU2-1/2C(U-△U)2 可以算出 C=25.25μ F,同时用IGBT整流的风电变流器,整流侧能提供50%以上的能量,

以是可以得出,每KW功率呆板所需DC-LINK电容的容量为12.5μF以上即可满意要求,实践使用时留点余量,以是ag真人保举是15~25μF/KW。纹波电流在ag真人的盘算中不作思索,由于薄膜电容的纹波电流接受才能完全可以满意要求。

比方,2MW/690VAC的风电变流器,以每KW功率需DC-LINK电容的容量为17.5μF,那么2MW要的总DC-LINK电容的容量为35000μF。

二、C2:逆变回路中 IGBT、IPM 模块突波电压吸取

IGBT掩护电容次要是用来缓冲IBGT开关时发生的高脉冲电压和电流;

IGBT掩护电容有如下特点:特高的Du/dt、大电流、高频特征好、自愈性、极小的ESR、无感布局。

电压选择:跟据客户IGBT电压品级来选择,电容额外电压一样平常不低于IGBT电压品级。

容量选择:容量为:IGBT实践事情电流每100A利用容量约莫1UF。

三、C3:AC滤波电容:在变流器中的功效次要是滤除IGBT逆变器发生的高频纹波,使变流器并网时有一个切合要求的正弦波电压。

电压选择:跟据客户的变流器输入电压来选择,电容额外电压不低于客户利用电压。

容量选择:依据客户要求;一样平常选择容量时,切合滤波电容和电感的谐振点在载波频率的1/4~1/5的条件时,滤波结果较好。

次要目的行业

1.混淆动力汽车变频器

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5.高压变频器

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