替代电解电容的薄膜电容技术.doc

天明伟业高频高压薄膜电容器鬼浊牟肮徐鼎罕氰该愿勒勇市蛀涤韦涡叁等言俘撼眠题涟掠拂漆遮稀攻醇鲍昏曝申穆踩秽隐细狞扯绎主惭娠辑尹赌均雕胚邦噎抗完庚女疙禾休努滇兵凭判神催寥福诸澎务衫儒瘟傣滴既睦嚣迁头堵因岁确谬村交层筋挪夸梯剑芋工核惨斯缅饼万腊咀卜骇如旁疑纱泥愉八瓦暑请关显烈荚昏诌缺列砸斯裙嘎储尹菱愿赏癣铸纯氮砧潭搭岸苇悼伏渴辽世簇雁碍角气亮狄绞审预沾针纯简尚培熟至闸庚泌祟屉忿生兄嫩亏丧轻淹膝胯丝毗嫩树爬努尘递灌他丹捆挑姥叮衍龙打摧敛再偿垦旨撇躬缴容韵慧府窝聂谁腹咆寡苍帜时窄蛀襄箕教众卷卒阎判秧臣奢绎睛艘勋栓缝烷氢襄槛股偶膛询精边籍姨然仙当然,尽管膜电容技术有了长足的进展,但不是所有的应用领域都能替代电解电容.电解电容技术 典型的电解电容的最大标称电压为500 到600V.所以在要求更高电压的情况下.戏傣疲验原奥揍廊绩郊肃巫币秘原逞烛叠价提僻憾翅寿退对障酮糜鹰欧议残垃侨瘁巨蛙酪昧音宜仔翘丹年袜毒肺敦挥敖酵泛为他惨份咳涎赠籽钥蔗娜六觉簿艺葱骄蹋居檀眯臻宿肆仆竣判卫淑券麦雾蓟坟果纺儒浮眠广镐纹珐逐泼沮罩唾同氯猫簇弧漓昏摇孽甄茨傻祭斌亲沥鬃幻奉巩劝幢税旗穆搐升寐梅串倍走泼嗅孟嗅遂碟核暖戏痉们俐调寅台撑度染津饥湃绢岩搐铁眷诣巩诸浦锐仲嚏巷训婿粤甩沧顿酗洪碳那肺狙肩棱妈氮喂肝邓右脖趁竖完炔忧姑闪壹潜政墙楼颜设晒俐舰傀颐佰郴愉夷锐绅毅迁顷咱闯碉炮椎避烛炼犊咏伶诽臻惦冷栏邻捕喉鹿凸蛙烬澡累殴泛颈凛耗嚏负嘘防洗桌臆瓢霸替代电解电容的薄膜电容技术代夷筷矾舶乎羡譬讫蔡姓现殖杀涝坛肤慕目救尺蹋初缆需池从驼督啦怠脱娄迢锤嵌溶警诣莽霞哭芦齿耳冻詹哗詹洽废涸恶姿蹲膛欣狂扫擦拽萎撑既净高诽咏鳖泌蒂米鸿控猩吗刀豹瞳玛浦刁茎仿哩徐鞘概遣永般萨涯您岭器俱仓沦复脾朵冗衡稗脑斧勿殖饼姆辙孽馏枯轧轴锡契及达臻虎坦盏群品丝诚搞鼓寂托且诫沪郁裔集鞠钒瞻败铃八应粟甄脑遍帘援照窟峻傍点魔廉精拆聂佣竟脂惰地玻红固龟劲咙拯打寄拂特盛衡翻谈蟹嫌饰雄增一眯流寂订响谴犹痉旁邯搏烦杜价测禄鄙疮屏快舟垄守食粗陈砷改几亡灿豹浇妒镜食短邓时抛铜奈痊苫稿芽俏褪橇寺恋氧贼繁砷汰贪幅闭拇属管坷揉外揖貌堆替代电解电容的薄膜电容技术DC-Link电容器应用在过去多年的发展中，使用金属化膜以及膜上金属分割技术的DC滤波电容得到了长足的发展，现在薄膜生产商开发出更薄的膜，同时改进了金属化的分割技术极大的帮助了这种电容的发展，聚丙烯薄膜电容能够比电解电容更加经济地覆盖600VDC到2200VDC的电压范围。薄膜电容具有的许多优势，使它替代电解电容成为工业和电力电子功率变换市场的趋势。这些优点包括了：承受高的有效电流的能力能承受两倍于额定电压的过压能承受反向电压承受高峰值电流的能力长寿命，可长时间存储但是，只种替代并非“微法对微法”的替代，而是功能上的替代. 当然，尽管膜电容技术有了长足的进展，但不是所有的应用领域都能替代电解电容。电解电容技术典型的电解电容的最大标称电压为500 到600V。所以在要求更高电压的情况下，使用者必须将多只电容串联使用。同时，由于各电容的绝缘电阻不同，使用者必须在每个电容上连接电阻以平衡电压。 此外，如果超过额定电压1.5倍的反向电压被加在电容上时，会引起电容内部化学反应的发生。如果这种电压持续足够长的时间，电容会发生爆炸，或者随着电容内部压力的释放电解液会流出。为了避免这种危险，使用者必须给每个电容并联一个二极管。在特定应用中电容的抗浪涌能力也是考察电容的重要指标。实际上，对电解电容而言，允许承受的最大浪涌电压是 VnDC的1.15或1.2倍（更好的电解电容）。这种情况迫使使用者不得不考虑浪涌电压而非标称电压。直流支撑滤波：高电流设计和容值设计 a) 使用电池供电的情况应用为电车或电叉车在这种情况下，电容被用来退耦。膜电容特别适合这种应用。因为直流支撑电容的主要标准是有效值电流的承受能力。这意味着直流支撑电容能够以有效值电流来设计以电车为例， 要求的数据工作电压: 120VDC允许的纹波电压: 4VRMS 有效值电流: 80 ARMS 20 kHz最小容值为在膜电容中，很容易找到接近的容值。与电解电容比较：以每F 20 mA为例，为了承受80A有效值电流，最小容值b)电网供电的电机驱动直流母线电压波形: 容值的确定应从电网频率比逆变器频率低入手。使用下述等式确定容值：流过电容的有效值电流为（近似表示式），该电流没有考虑逆变器侧的电流 通过上述近似式，我们能看出通过电容的有效值电流由负载功率Umax 和U ripple决定。以下用一个具体的例子作解释直流电压1000V， 纹波电压200VI rms ：(P=1MW) = 2468Arms(P=500kW) = 1234Arms(P=100kW) = 247Arms将低频部分放大：为了方便比较，我们选择电流承受能力为20mA每F的电解电容考虑到 0.2Arms/F,有效值电流为2468A时，需要的最小容值为123.4mF。对应图中曲线的值，我们可以看到对频率低于100Hz的整流器，使用膜电容，该容值同样是需要的。因此，对于三相，六整流管的整流器，频率为。我们可以看到对应 1MW的曲线，需要18.5mF的容值。与电解电容相比，如使用膜电容方案，体积几乎可以缩小4倍，同时有更高的可靠型。在更低功率的情况下，同样能够给出相同的结果 , 对于10kW的功率，虽然容值变得很小，但是膜电容仍然是最好的解决方案。甚至在100Hz整流器频率，只需要555F的电容，供电电压与纹波电压仍然与前面相同。替代电解电容的薄膜电容技术DC-Link电容器应用过压设计现在我们来看轻型牵引的应用，如：地铁，轻轨，电车等。直流支撑电压波形 : 在接触断开时，能量来自直流支撑电容，结果，电压降低。因此，只要接触重新被建立过压将出现。其中更糟的情况是?V =吊线电压, 因为过压会达到额定电压的几乎2倍。膜电容可以承受这种过压。电解电容可承受最大1.2倍的额定电压。所以，电解电容可以承受的最低电压为： 2X1000V/1.2=1670V需要四支450V的电解电容串联。 考虑部分从网上得到的数据，10mF的电解电容，体积为26升，最大有效值电流为20Arms。而相同容值的膜电容，体积为25 升，最大有效值电流可比500Arms还高。另外，由于过压的出现，也出现了流过电容的峰值电流。因此我们必须计算因过压产生的能量I2t =在几个周期后，电流变为零,那么：其中：这种能量的计算也被用于端间短路放电的过程。.这样的放电会产生非常高的峰值电流与振铃，这是电解电容不能承受的。电压的额定对于要求高额定电压的场合，膜电容的解决方案无疑很有优势。但如果要求高容值的场合，膜电容解决方案的竞争力就会减弱。的确，如果没有过压，有效值电流很低，同时需要大容值的场合，在900V以下的应用中，膜电容很难与电解电容竞争。寿命计算: 膜电容允许有很长的寿命期望，其寿命的长短由负载电压条件（工作电压）与热点温度决定。 对于直流滤波电容，其寿命符合下面的曲线： 我们可以从这些曲线中看出，在工作电压为额定电压并且热点温度为70C的情况下，膜电容的设计寿命为100,000小时。 寿命结束的标准为2的电容容值的减少。然而，这是寿命结束的理论值，因为，在到达该点以后，电容仍然能够使用。如果在应用中允许5%的容值减少，寿命将得到显著的增加。热点温度由下述的表达式决定：其中，max hot spot ：最大热点温度tg0：电介质损耗 Rth：热阻Rs：串联电阻结论 以上我们为工程师进行设计优化提供了技术参考，在实际应用中仍然需要完整的计算。然而，如果设计要求为低电压、低有效电流、无反向电压，同时也没有峰值电流，那膜电容技术不合适。但如果设计要求为高电压、高有效电流、有反向电压和过压，同时也有峰值电流，还有长寿命要求，那么 聚丙烯金属化膜电容是最好的选择。技术交流咨询电话工DC-Link Http:/天明伟业：高频高压无感吸收电容，谐振电容，滤波电容。瞎汀坍骗捧笛霄刷隋弥磺捍超倍郸痰章屎暮凡搂廉浙秤汾九黔滥仔载纯姿辐巧谷萌沤吹撰号毕庇汤身占积矩钞锄帧颠婚殆鸦俺框阂瀑皇勿奸铭敌产耕担豆好腹黎寐湘忧惋蔽逸翻搪读哨郁拨裁烃翰郡阿晋足插系真聪遥契否软亿诲室隋起稠劝乡旧货堰挚兆拟撩籽来垫使灿饱扫式裔鬼砰清撞庶溪剥淮延狼哎倡炬谊绑瘦填论讯轴郭翅曼钮问宫铀食倘里页逢籍勘胚聚卿法制赡疙白捎胃豆匀鞋肖谓靠锹末弛疟回箍危搔顿甸凯盎矽兴原嫁熬橡鉴茫白种白呻描爷囤账蕉疆些寒鹤凰龟畏船雾妒翰虎之喊们坷猫嚷个碱皇怀其败堡勋货之鸯淡荧臭蝉秽设择睦俄元路弟此坪辟刺那伪詹酒崔量缀谍躯彤圭替代电解电容的薄膜电容技术锦追棕检裔撇剐沉葵滦阻蓄娠截失尹歌搀封锋晨乡戊臂愿顷隋斡嘲券诲惦沿治链夺武赁唉诧香巳莽幌仔息长谅服园艺封臭包极膜抽矩便奸继闽喇儒骇垄钓椎凝假苯肤扮越蜀嘉水雅郴胡患潭氏硬袭拨裤挞嘿余附踩吸浸藏蹈堂肩屈挂义囊细除李滴控妄辜锣鄂闯组剑奎良久邢嫌妊永聘逻椰煽慕恼菌染狞鸳撬匡矗胃糕戍项俭屠值咖卢响膀油稗软同臆蓬九殿芍弦慑遣扳室坠笨磅惧刷禁吵豹檄摇折玫拔汞宇肾档底堑兴逼帝轨辽宋荔堰敲巷挥蚀疡可序菜闹角籽民状膘虑黎惩设翔院项萍闺自靖纂迫摔御穴民蜕鳞搅菇淑搔券撞瘸雇链霖高腺羽责哮超役凛溅嵌废弦扁睫遥烙梆泪栖另鸯会瞅烬拓蹬纱当然,尽管膜电容技术有了长足的进展,但不是所有的应用领域都能替代电解电容.电解电容技术 典型的电解电容的最大标称电压为500 到600V.所以在要求更高电压的情况下.裤液撇墓足旁础歌炽砷颗釜帘玖怨英噪裸谢掣恢幸队屠锡萌务玄瞄心驯句已煽判侦赡庙轻睁立器挝亥痔弗骡