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替代电解电容的薄膜电容技术

2015-7-6 15:55:51  1229 电容
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本帖最后由 wangjinyong1168 于 2015-9-28 16:53 编辑

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:高电流设计和电容值设计
a) 使用电池供电的情况 应用为电车或电叉车

电车供电.JPG
在这种情况下,电容被用来退。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:​ 最小容值.JPG
在膜电容中,很容易找到接近的容值。
与电解电容比较: 以每μF 20 mA为例,为了承受80A有效值电流,
容值2.JPG


最小容值​
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:​
寿命曲线.JPG


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70°C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。​
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。​
XK电容  jinyong 著​
联系电话:13913287141,QQ396873378
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