文档介绍：替代电解电容的薄膜电容技术
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:
在这种情况下,电容被用来退耦。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
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,最小容值
容值的确定应从电网频率比逆变器频率低入手。使用下述等式确定容值:
通过上述近似式,我们能看出通过电容的有效值电流由负载功率Umax 和U ripple决定。
以下用一个具体的例子作解释
直流电压1000V, 纹波电压200V
I rms :(P=1MW) = 2468Arms
              (P=500kW) = 1234Arms
              (P=100kW) = 247Arms
将低频部分放大:
为了方便比较,我们选择电流承受能力为20mA每μF的电解电容
考虑到 ,有效值电流为2468A时,。对应图中曲线的值,我们可以看到对频率低于100Hz的整流器,使用膜电容,该容值同样是需要的。
因此,对于三相,六整流管的整流器,频率为。我们可以看到对应 1MW的曲线,。与电解电容相比,如使用膜电容方案,体积几乎可以缩小4倍,同时有更高的可靠型。
在更低功率的情况下,同样能够给出相同的结果, 对于10kW的功率,虽然容值变得很小,但是膜电容仍然是最好的解决方案。
甚至在100Hz整流器频率,只需要555μF的电容,供电电压与纹波电压仍然与前面相同。
过压设计
现在我们来看轻型牵引的应用,如:地铁,轻轨,电车等。
直流支撑电压波形: 在接触断开时,能量来自直流支撑电容,结果,电压降低。因此,只要接触重新被建立过压将出现。
其中
更糟的情况是?V =吊线电压, 因为过压会达到额定电压的几乎2倍。膜电容可以承受这种过压。
。所以,电解电容可以承受的最低电压为: 2X1000V/=1670V需要四支450V的电解电容串联。
考虑部分从网上得到的数据,10mF的电解电容,体积为26升,最大有效值电流为20Arms。而相同容值的膜电容,体积为25 升,最大有效值电流可比500Arms还高。
另外,由于过压的出现,也出现了流过电容的峰值电流。因此我们必须计算因过压产生的能量
I2t =
这种能量的计算也被用于端间短路放电的过程。.这样的放电会产生非常高的峰值电流与振铃,这是电解电容不能承受的。
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。
技术交流咨询电话:0755-28095986罗工
DC-Link