薄膜電容替代電解電容33UF 50V在DC-Link電容中的運用闡明

跟著各國出臺新能源相關政策以及新能源財富的成長，該規模的相關財富的成長也帶來了新機會，電容器作為必不行少的上游相關產物行業也得到了新的成長機會。在新能源及新能源汽車運用中，電容器在能源節制、電源打點、電源逆變以及直流交換調動等系統中是抉擇變流器壽命的要害元器件。變流技能在上述系統中普遍獲得運用，然而在逆變器中直流電作為輸入電源，需通過直流母線與逆變器毗連，該方法叫作DC-Link或直流支撐。因逆變器在從DC-Link獲得有效值和峰值很高的脈沖電流的同時，會在DC-Link上發生很高的脈沖電壓使得逆變器難以遭受。所以需要選擇DC-Link電容器來毗連，一方面以接收逆變器從DC-Link端的高脈沖電流，防備在DC-Link的阻抗上發生高脈沖電壓，使逆變器端的電壓顛簸處在可接管范疇內;另一方面也防備逆變器受到DC-Link端的電壓過沖和瞬時過電壓的影響。

為新能源(含風力發電和光伏發電)以及新能源汽車電機驅動系統中DC-Link電容器的運用示意圖圖1、2.

圖1為風力發電變流器電路拓撲圖，個中C1為DC-Link(一般整合到模塊上)，C2為IGBT接收，C3為LC濾波(網側)，C4轉子側DV/DT濾波。圖2為光伏發電變流器電路拓撲圖，個中C1為DC濾波，C2為EMI濾波，C4為DC-Link,C6為LC濾波(網側)，C3為DC濾波，C5為IPM/IGBT接收。圖3為新能源汽車系統中主電機驅動系統，個中C3為DCLink,C4為IGBT接收電容。

在上述提到的新能源規模運用中，DCLink電容作為一個要害器件，不管是在風力發電系統、光伏發電系統照舊在新能源汽車系統中都要求高靠得住性及長命命，其選型顯得尤為重要。下面先容薄膜電容與電解電容的特性對等到在DC-Link電容運用中兩者的闡明比擬：

1.特性比擬

1.1 薄膜電容

首先先容薄膜金屬化的道理，薄膜金屬化技能的道理：在薄膜介質外貌蒸鍍上足夠薄的金屬層，在介質存在缺陷的環境下，該鍍層可以或許蒸發并因此斷絕該缺陷點起到掩護浸染，這種現象被稱作自愈。圖4為金屬化鍍膜的道理圖， ST電容，蒸鍍前薄膜介質先舉辦前期處理懲罰(電暈或其他方法)以便金屬分子可以或許附著在上面。金屬通過在真空狀態下高溫溶化蒸發(鋁的蒸發溫度1400攝氏度~1600攝氏度， 10UF 16V，鋅的蒸發溫度400攝氏度~600攝氏度)，當金屬蒸氣遇被冷卻的薄膜后凝聚在薄膜外貌(薄膜冷卻溫度-25攝氏度~-35攝氏度)，從而形成金屬鍍層。金屬化技能的成長提高了單元厚度的薄膜介質的介電強度，干式技能脈沖或放電運用電容設計可以到達500V/μm,直流濾波運用電容設計可以到達250V/μm.DC-Link電容屬于后者，按照IEC61071對付電力電子運用電容的要求可以遭受較為苛刻的電壓攻擊，可以到達2倍的額定電壓。因此利用者只需思量其設計所需的額定事情電壓就可以了。金屬化薄膜電容器具有較低的ESR,使其能遭受較大的紋波電流;較低的ESL滿意逆變器的低電感設計要求，淘汰了開關頻率下的震蕩效應。

薄膜介質的質量、金屬化鍍層質量、電容器設計及制造進程工藝抉擇了金屬化電容器自愈特性的優劣。Faratronic出產的DC-Link電容用的薄膜介質主要為OPP薄膜。

1.2 電解電容

電解電容利用的介質為鋁顛末腐化形成的氧化鋁，介電常數為8~8.5,事情的介電強度約為0.07V/A(1μm=10000A)，憑據計較對付900Vdc的電解電容需要的厚度為12000A.然而要到達這樣的厚度是不行能的，因為為了得到好的儲能特性所用鋁箔要舉辦腐化形成氧化鋁膜，外貌會形成很多凹凸不服的曲面，鋁層厚度會低落電解電容的容量系數(比容)。另一方面，低電壓的電解液電阻率為150Ωcm,高電壓(500V)的電解液的電阻率則到達5kΩcm.

電解液較高的電阻率限制了電解電容所能遭受的有效值電流，一般為20mA/μF.

基于上述原因電解電容的設計最高電壓典范值為450V(有個體廠家設計600V)。

因此，為了得到更高的電壓必需用電容器串聯實現，然而因各個電解電容的絕緣電阻存在差別，為了均衡各串聯電容的電壓，各電容必需毗連一個電阻。另外，電解電容為有極性器件，當施加反向電壓高出1.5倍Un時，會產生電化學回響。當施加的反向電壓時間足夠長，電容將產生爆炸，或冒頂電解液將外溢。為了制止該現象產生，利用的時候要在每個電容旁并上一個二極管。除此之外，電解電容的耐電壓攻擊特性，一般為1.15倍Un,好的可以到達1.2倍Un.這樣設計師在利用時就不單要思量穩態事情電壓巨細，并且還要思量其攻擊電壓巨細。