薄膜电容替代电解电容33UF 50V在DC-Link电容中的运用阐明

跟着各国出台新能源相关政策以及新能源财富的成长，该规模的相关财富的成长也带来了新机会，电容器作为必不行少的上游相关产物行业也得到了新的成长机会。在新能源及新能源汽车运用中，电容器在能源节制、电源打点、电源逆变以及直流交换调动等系统中是抉择变流器寿命的要害元器件。变流技能在上述系统中普遍获得运用，然而在逆变器中直流电作为输入电源，需通过直流母线与逆变器毗连，该方法叫作DC-Link或直流支撑。因逆变器在从DC-Link获得有效值和峰值很高的脉冲电流的同时，会在DC-Link上发生很高的脉冲电压使得逆变器难以遭受。所以需要选择DC-Link电容器来毗连，一方面以接收逆变器从DC-Link端的高脉冲电流，防备在DC-Link的阻抗上发生高脉冲电压，使逆变器端的电压颠簸处在可接管范畴内;另一方面也防备逆变器受到DC-Link端的电压过冲和瞬时过电压的影响。

为新能源(含风力发电和光伏发电)以及新能源汽车电机驱动系统中DC-Link电容器的运用示意图图1、2.

图1为风力发电变流器电路拓扑图，个中C1为DC-Link(一般整合到模块上)，C2为IGBT接收，C3为LC滤波(网侧)，C4转子侧DV/DT滤波。图2为光伏发电变流器电路拓扑图，个中C1为DC滤波，C2为EMI滤波，C4为DC-Link,C6为LC滤波(网侧)，C3为DC滤波，C5为IPM/IGBT接收。图3为新能源汽车系统中主电机驱动系统，个中C3为DCLink,C4为IGBT接收电容。

在上述提到的新能源规模运用中，DCLink电容作为一个要害器件，不管是在风力发电系统、光伏发电系统照旧在新能源汽车系统中都要求高靠得住性及长命命，其选型显得尤为重要。下面先容薄膜电容与电解电容的特性对等到在DC-Link电容运用中两者的阐明比拟：

1.特性比拟

1.1 薄膜电容

首先先容薄膜金属化的道理，薄膜金属化技能的道理：在薄膜介质外貌蒸镀上足够薄的金属层，在介质存在缺陷的环境下，该镀层可以或许蒸发并因此断绝该缺陷点起到掩护浸染，这种现象被称作自愈。图4为金属化镀膜的道理图， ST电容，蒸镀前薄膜介质先举办前期处理惩罚(电晕或其他方法)以便金属分子可以或许附着在上面。金属通过在真空状态下高温溶化蒸发(铝的蒸发温度1400摄氏度~1600摄氏度， 10UF 16V，锌的蒸发温度400摄氏度~600摄氏度)，当金属蒸气遇被冷却的薄膜后凝聚在薄膜外貌(薄膜冷却温度-25摄氏度~-35摄氏度)，从而形成金属镀层。金属化技能的成长提高了单元厚度的薄膜介质的介电强度，干式技能脉冲或放电运用电容设计可以到达500V/μm,直流滤波运用电容设计可以到达250V/μm.DC-Link电容属于后者，按照IEC61071对付电力电子运用电容的要求可以遭受较为苛刻的电压攻击，可以到达2倍的额定电压。因此利用者只需思量其设计所需的额定事情电压就可以了。金属化薄膜电容器具有较低的ESR,使其能遭受较大的纹波电流;较低的ESL满意逆变器的低电感设计要求，淘汰了开关频率下的震荡效应。

薄膜介质的质量、金属化镀层质量、电容器设计及制造进程工艺抉择了金属化电容器自愈特性的优劣。Faratronic出产的DC-Link电容用的薄膜介质主要为OPP薄膜。

1.2 电解电容

电解电容利用的介质为铝颠末腐化形成的氧化铝，介电常数为8~8.5,事情的介电强度约为0.07V/A(1μm=10000A)，凭据计较对付900Vdc的电解电容需要的厚度为12000A.然而要到达这样的厚度是不行能的，因为为了得到好的储能特性所用铝箔要举办腐化形成氧化铝膜，外貌会形成很多凹凸不服的曲面，铝层厚度会低落电解电容的容量系数(比容)。另一方面，低电压的电解液电阻率为150Ωcm,高电压(500V)的电解液的电阻率则到达5kΩcm.

电解液较高的电阻率限制了电解电容所能遭受的有效值电流，一般为20mA/μF.

基于上述原因电解电容的设计最高电压典范值为450V(有个体厂家设计600V)。

因此，为了得到更高的电压必需用电容器串联实现，然而因各个电解电容的绝缘电阻存在差别，为了均衡各串联电容的电压，各电容必需毗连一个电阻。另外，电解电容为有极性器件，当施加反向电压高出1.5倍Un时，会产生电化学回响。当施加的反向电压时间足够长，电容将产生爆炸，或冒顶电解液将外溢。为了制止该现象产生，利用的时候要在每个电容旁并上一个二极管。除此之外，电解电容的耐电压攻击特性，一般为1.15倍Un,好的可以到达1.2倍Un.这样设计师在利用时就不单要思量稳态事情电压巨细，并且还要思量其攻击电压巨细。