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BUS电容寿命的分析 报告目录 电解电容的寿命问题电解电容的模型和ESR特性分析电解电容寿命的主要步骤电容寿命的分析总结 一 电解电容的寿命问题 电解电容的寿命问题 电解电容的失效原因 当温度升高时 电解电容的电解液会挥发 导致容值变小 漏电流增大 ESR增大 当以上任一指标超过规格时 我们认为电容失效 电容的寿命取决于电解液的挥发速度 影响电解电容寿命的因素 主要热影响 焊接 外界温度 纹波电流 其次 还有施加高压 施加反压等异常影响 二 电解电容的模型和ESR特性 2 1电解电容的等效电路模型 电流流过电容时 会发生损耗 这个损耗主要是由电容的ESR引起 2 2电解电容ESR的特性 随着电容温度的上升和频率的升高 ESR减小 三 分析BUS电容寿命的步骤 3 1分析BUS电容寿命的步骤 分析电容谐波电流 计算电容的损耗和温度 计算电容寿命 使用MATHCAD软件进行分析 通过分析PFC和INV的谐波电流得到BUS电容的谐波 根据电容的谐波电流和ESR值 计算每次谐波电流引起的损耗 并求和 得到总的电容损耗 然后计算出电容的温度 根据计算出的电容的内部温度 和厂商提供的计算公式求得电容的寿命 3 2谐波电流的分析方法 首先求得电流的函数I f t 对电流函数进行傅立叶分解求得各次谐波的有效值 就是电容的谐波的电流 3 3电容损耗和内部温度的计算公式 将每次谐波电流引起的损耗相加 计算电容内部温度Th Rth为电容的热阻其值和风速等有关 Ta表示电容表面温度 3 4计算电容寿命的公式 A参数是指在参考温度下的寿命 其值电容直径有关B是参考温度 对85度电容 其值为85 C参数根据电容类型由厂家Kv是指电容电压参数 厂家提供 四 UPSBUS电容的寿命分析 4 1UPSBUS电容设计要求和选用电容介绍 UPPS30K设计中 要求25度条件下 电容寿命7年 RIFA公司的PEH506YEQ4180M41800uF 10个 正负BUS各5个ESRValue 59mOHM at20 C100Hz 2020 3 17 15 可编辑 4 2UPS主线路图 PFC INV 4 3 1PFC流进BUS电容的电流分析 I CAP PFC 说明 本文以RCD满载为例进行分析 4 3 2从BUS电容流出到逆变的电流分析 I CAP INV 4 4 1时域法分析BUS的谐波电流 时域分析法 是指在时域范围内 使用PFC电容电流减去INV电容电流 得到电容电流时域函数 对其函数傅立叶分解得到各次谐波的电流 对于PFC和INV开关频率相关的条件下 此方法适用于PFC和INV开关频率相关的条件下 在此条件下能够比较精确的分析谐波电流 4 4 2运用时域分析法分析电容谐波电流的结果 4 5 1频域法分析BUS的谐波电流 频域分析法 是指在频域范围内取I CAP PFC和I CAP INV各次谐波的正交量 作为电容电流的各次谐波 这种方法适用于PFC和INV开关频率不相关的情况下 能够粗略估计BUS电容的谐波 适用比较广 4 5 2频域分析法分析电容谐波电流的结果 4 6两种谐波分析方法的比较 两种方法的结果 整体上比较接近 4 7计算公式的参数选取 谐波次数 选取最高150次谐波 计算损耗 当风速低于1m S 根据厂家提供经验数据Rth 7 2 C W Kv与电容工作电压有关 UPS30K中BUS电压360V 根据厂家提供参数Kv 1 49 A 6000 表示当电容内部温度85 C时 电容寿命6000Hours 此参数厂家提供 B 85 表示电容温度参考点 与电容温度规格相同 C 12 厂家提供参数 4 8BUS电容的寿命分析结果 以频域分析得到的电容谐波结果进行BUS寿命分析 假设电容内部温度为40 C 50 C 60 C时 分别推算出Ploss Ta Life如下表 通过量测电容表面温度 可以推算出电容寿命 UPS30K在常温常压 RCD满载条件下测得 电容表面光温度最高为32度 因此可以根据下表判断 电容寿命大于7年 符合设计要求 总结 本文主要是介绍BUS电容谐波电流的分析方法及其寿命的计算 希望帮助我们在设计之初 可