變頻器用薄膜濾波電容器的研制

1、變頻器用薄膜濾波電容器的研制楊柏祿侯曉云陳永真遼寧工業(yè)大學(xué)121001摘要摘要：本文分析了電解電容器作為變頻器中整流濾波電容的弊端，并闡述了薄膜電容器作為變頻器濾波電容的構(gòu)想，給出了一種實現(xiàn)的方案。并對實現(xiàn)的方案的性能給予分析。敘詞敘詞：變頻器薄膜電容器電解電容器工作壽命ResearchdevelopmentoffilmcapacitsfsmoothinginfrequencyconverterapplicationsYangbailu

2、HouxiaoyunChenyongzhenLiaoningUniversityofTechnology121001Abstract:Thispapermakesananalysisofflawsofaluminumelectrolyticcapacitsfrectificationsmoothinginfrequencyconvertapplicationspresentsconceiveoffilmcapacitsasasmooth

3、ingcapacitgivesaprojectofrealization.Finallythispaperalsoanalyzestheperfmanceoftheproject.Keywds:frequencyconvertfilmcapacitaluminumelectrolyticcapacit1.前言前言電力電子電容器所處的裝置的特殊性，要求電力電子電容器應(yīng)具有極高的可靠性，作為變頻器逆變器的整流濾波電容器，就是一種電力電子電容

4、器，實際應(yīng)用中通常采用電解電容器作為整流濾波電容器。就是因為其性能在450V以下還能夠表現(xiàn)良好，而且其價格低廉，這樣的性價比使得其在低壓領(lǐng)域表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，但是電解電容器最大的缺點就是使用壽命問題，特別是在高溫條件下尤為明顯，電解電容器的壽命直接影響著變頻器逆變器的使用壽命。這就與電力電子電容器要求具有極高的可靠性相矛盾。在實際應(yīng)用中，壽命問題主要因為過大的紋波電流在濾波用電解電容器的ESR產(chǎn)生熱而使濾波用電解電容器的壽命大大減少。雖

5、然實際中也采用了一定的措施消除紋波，即在特定情況下紋波電流可與通過在整流器與濾波電容器之間接一個電抗器來大大減小，但是逆變器產(chǎn)生的紋波電流卻絕對不能采用串入電抗器解決；而這個紋波電流是所有變頻器逆變器無法自身消除掉的，只能利用濾波電容器來吸收，這個濾波電流將在濾波電容器的ESR中產(chǎn)生明顯的功率損耗?？梢?，濾波電容是整流濾波電路中必不可少的器件，并且應(yīng)在消除紋波電流的同時保持較高的可靠性，而傳統(tǒng)的鋁電解電容器在其壽命的缺陷上給實際應(yīng)用帶來

6、不小的麻煩。變頻器主流母線中的紋波電流的產(chǎn)生主要有兩個方面：工頻整流濾波的紋波電流，在電容輸入濾波工作狀態(tài)時濾波電路中尤為明顯，其紋波電流的有效值大約為整流輸出電流平均值的3倍或更高，對于3相380V直接整流來說，每千瓦輸出大約需要濾波電容器流過6A以上的紋波電流，對于一個30千瓦的變頻器，濾波電容器需要濾掉90A甚至更高的紋波電流，當(dāng)然這個紋波電流可與通過在整流器與濾波電容器之間接一個電抗器來大大減小。但是產(chǎn)生紋波電流的另一個源（逆變

7、器產(chǎn)生的紋波電流）卻絕對不能采用串入電抗器解決。由于成本的限制，直到現(xiàn)在，沒有一個變頻器生產(chǎn)廠家將濾波用鋁電解電容器的紋波電流限制在電解電容器的額定紋波電流以下，因此對于需要較長的應(yīng)用壽命應(yīng)用領(lǐng)域下的變頻器逆變器采用電解電容器作為濾波電容器將不得不定期更換濾波電容器，而在不能定期更換濾波電容器的圖5HBC335J630V電容器的幾何尺寸圖6每層電容器的并聯(lián)形式將這304只薄膜電容器分兩層并聯(lián)起來，每層156個分6列并聯(lián)于340204mm

8、的功率板上。層與層之間所有電容都成并聯(lián)形式這樣總的容量能達(dá)到3.3μF312=1029.6μF，符合濾波電容容量要求，并且每只電容都能承受630V的直流電壓，滿足電壓要求。每一列的并聯(lián)形式如圖6所示，其中每個電容器之間都用絕緣隔熱的材料相隔，以減小電容器單體對其他電容器的影響，而且每列電容器之間留出0.5mm的絕緣距離。最后，將兩層板用塑料外殼封裝，其外形尺寸（除引出電極）能達(dá)到32420580mm，其裝配圖如圖7所示。本設(shè)計的外部形狀