《新能源汽车电力电子技术》课件 2.2电容器的认知与检测

《电容器的认知与检测》2026年1月情境一辆新能源汽车，车主在行驶中发现车辆电池有充足电量，但是车辆不能正常行驶，车主到4S店进行维修。经过检测，发现是汽车驱动电路中的电容器坏了，进行更换后，功能恢复，车辆正常行驶。电容器在新能源汽车中起到了什么作用？如何检测电容器？目录1《电容器的认知与检测》知识充电站2《电容器的认知与检测》任务实施保障机制《电容器的认知与检测》知识充电站1第一部分

学习目标知识目标能力目标1.掌握电容器的作用和结构。2.掌握电容器的类型和参数。3.掌握电容器的选择和应用。1.能对电容器进行检测。

一、电容器的作用和结构1.电容器的作用电容器是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时，电极上就会存储电荷，所以电容器是储能元件。任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。电容器的主要作用有：（1）耦合用在耦合电路中的电容称为耦合电容，在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路，起隔直流通交流作用。（2）滤波用在滤波电路中的电容器称为滤波电容，在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路，滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。（3）退耦用在退耦电路中的电容器称为退耦电容，在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路，退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。

一、电容器的作用和结构（4）高频消振用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容，在音频负反馈放大器中，为了消振可能出现的高频自激，采用这种电容电路，以消除放大器可能出现的高频啸叫。（5）谐振用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容，LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。（6）旁路用在旁路电路中的电容器称为旁路电容，电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号，可以使用旁路电容电路，根据所去掉信号频率不同，有全频域（所有交流信号）旁路电容电路和高频旁路电容电路。（7）中和用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器，电视机高频放大器中，采用这种中和电容电路，以消除自激。

一、电容器的作用和结构（8）定时用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路，电容起控制时间常数大小的作用。（9）补偿用在补偿电路中的电容器称为补偿电容，在卡座的低音补偿电路中，用来提升放音信号中的低频信号，此外，还有高频补偿电容电路。（10）自举用在自举电路中的电容器称为自举电容，常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路，以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度。（11）分频在分频电路中的电容器称为分频电容，在音箱的扬声器分频电路中，使用分频电容电路，以使高频扬声器工作在高频段，中频扬声器工作在中频段，低频扬声器工作在低频段。

一、电容器的作用和结构2.电容器的结构电容器最常见的结构就是两块平行金属板，两块金属板（一般被称之为极板）之间不导通，极板之间的绝缘材料可以是空气、油等绝缘物。

二、电容器工作原理和特点1.电容器充放电原理当电容器接通电源以后，在电场力的作用下，与电源正极相接电容器极板的自由电子将经过电源移到与电源负极相接的极板下，正极由于失去负电荷而带正电，负极由于获得负电荷而带负电，负极板所带电荷大小相等，符号相反。电荷定向移动形成电流，由于同性电荷的排斥作用，所以开始电流最大，以后逐渐减小，在电荷移动过程中，电容器极板储存的电荷不断增加，电容器两极板间电压Uc等于电源电压U时电荷停止移动，电流I=0，开关闭合，通过导线的连接作用，电容器正负极板电荷中和掉。当K闭合时，电容器C正极正电荷可以移动负极上中和掉，负极负电荷也可以移到正极中和掉，电荷逐渐减少，表现电流减小，电压也逐渐减小为零。

二、电容器工作原理和特点2.电容器工作特点（1）它具有充放电特性和阻止直流电流通过，允许交流电流通过的能力。（2）在充电和放电过程中，两极板上的电荷有积累过程，也即电压有建立过程，因此，电容器上的电压不能突变。如图所示。电容充电过程

三、常用电容器的结构和特点常用的电容器按其结构可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器三种；按其介质材料可分为电解电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容等。1.铝电解电容它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成，经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大，但是漏电大，误差大，稳定性差，常用作交流旁路和滤波，在要求不高时也用于信号耦合。电解电容有正、负极之分，使用时不能接反。2.纸介电容用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。

三、常用电容器的结构和特点3.油浸纸介电容它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，增强耐压性。它的特点是电容量大、耐压高，但是体积较大。4.玻璃釉电容它是以玻璃釉作介质，具有瓷介电容器的优点，且体积更小，耐高温。5.陶瓷电容它是用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小，耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适宜用于高频电路。6.薄膜电容薄膜电容的结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好，适宜做旁路电容。

三、常用电容器的结构和特点7.聚苯乙烯薄膜电容这种电容介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大，可用于高频电路。8.云母电容它是用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路。

四、电容器主要性能指标1.容量电容器容量是电容器储存电荷的能力。电容器必须在外加电压的作用下才能储存电荷，不同的电容器在电压作用下储存的电荷量也不相同。国际上统一规定，给电容器外加1伏特直流电压时，它所能储存的电荷量，为该电容器的电容量（即单位电压下的电量），用字母C表示。电容量的基本单位为法拉（F）。2.标称容量和允许误差电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。一般，电容器上都直接写出其容量，也有用数字来标志容量的，通常在容量小于10000pF的时候，用pF做单位，大于10000pF的时候，用μF做单位。

四、电容器主要性能指标3.额定工作电压在规定的工作温度范围内，电容长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压，就是电容的耐压，也叫做电容的直流工作电压。常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V、1000V。4.绝缘电阻由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体，它的电阻不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000兆欧以上，电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻，或者叫做漏电电阻，大小是额定工作电压下的直流电压与通过电容的漏电流的比值。漏电电阻越大越好。5.介质损耗电容器在电场作用下消耗的能量，通常用损耗功率和电容器的无功功率之比，即损耗角的正切值表示。

五、电容器型号1.型号命名国产电容器的型号一般由四部分组成（不适用于压敏、可变、真空电容器）。依次分别代表名称、材料、分类和序号。第一部分：名称，用字母表示，电容器用C。第二部分：材料，用字母表示。第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。第四部分：序号，用数字表示。电容器用字母表示产品的材料：A-钽电解、B-聚苯乙烯等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料电解、G-合金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介。

五、电容器型号2.容量标示（1）直标法用数字和单位符号直接标出。如1uF表示1微法，有些电容用“R”表示小数点，如R56表示0.56微法。（2）文字符号法用数字和文字符号有规律的组合来表示容量。如p10表示0.1pF、1p0表示1pF、6P8表示6.8pF、2μ2表示2.2μF。（3）色标法用色环或色点表示电容器的主要参数。电容器的色标法与电阻相同。电容器偏差标志符号：+100%-0--H、+100%-10%--R、+50%-10%--T、+30%-10%--Q、+50%-20%--S、+80%-20%--Z。（4）数学计数法数学计数法一般是三位数字，第一位和第二位数字为有效数字，第三位数字为倍数。标值272，容量就是：27*102=2700pf。如果标值473，即为47*103=47000pf（后面的2、3，都表示10的多少次方）。六、电容器选用常识1、电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候，还要注意正负极不要接反。2、不同电路应该选用不同种类的电容。揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容，隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波可以选用电解电容，旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。七、电容器在新能源汽车上的应用1.薄膜电容器薄膜电容器多采用PP（聚丙烯）及PET（聚酯薄膜）材料。PET薄膜电容器多应用于对耐热要求较低的低电压、小型化的子仪器和家用电器，而PP薄膜电容器具有良好自愈性和高可靠性，广泛应用于车载和工业领域。在新能源汽车中，薄膜电容在能量转换电路中发挥直流支撑、缓冲、滤波等作用，主要应用于能量转换电路：能量输入-中间直流链路（AC/DC或DC/DC）-能量输出（DC/DC或DC/AC）。1）缓冲电容器：跨开关器件放臵，用于抑制半导体器件开关产生的固有电压瞬态噪声和电流脉冲。2）交流滤波电容器：用于输入、输出交流电压滤波。3）直流支撑（DC-Link）电容器：用于直流电压的滤波、为下游电路提供瞬时电流、为故障安全断电操作存储能量。七、电容器在新能源汽车上的应用2.超级电容器超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，通过极化电解质来储能，允许大电流快速充放电。超级电容器的结构如2-2-10所示，是由高比表面积的多孔电极材料、集流体、多孔性电池隔膜及电解液组成。超级电容器的电容大，储存电荷量的能力大，充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额