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电解电容在SVG产品中应用实例及计算实例讲解
来源:Arrow 发布:2023/11/08 浏览量:243

电解电容是电容的一种,其物理定义就是由两个导电板,中间放置着具有介电特征的物质所组成的分立元件。电解电容分正、负极性,正极为金属箔,与正极紧贴金属的氧化膜是电介质,阴极由导电材料、电解质和其他材料共同组成,同时电解电容正负不可接错。

电解电容是电容的一种,其物理定义就是由两个导电板,中间放置着具有介电特征的物质所组成的分立元件。电解电容分正、负极性,正极为金属箔,与正极紧贴金属的氧化膜是电介质,阴极由导电材料、电解质和其他材料共同组成,同时电解电容正负不可接错。

 

电解电容分为无极性和有极性两种,无极性电解电容器采用双氧化膜结构,类似于两只有极性电解电容器将两个负极相连接后构成;有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波,退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。

 

电容的分类划分及作用功能

 

  1. 铝电解电容 — 用于需要大容量、小体积的场合,如变换器的输入、输出
  2. 钽电容 — 用于需要中等电容量的场合,如变换器的输入、输出
  3. 陶瓷电容 — 用于定时与信号电路
  4. 多层陶瓷电容 — 用于低ESR的场合(如变换器输入输出端与电解电容并联)
  5. 塑料薄膜电容 — 用于高dv/dt的场合,如准谐振变换器          

 

电解电容生产加工工艺流程及各自优劣势

 

电解电容实际是由正极(铝箔)、电介质(AL2O3)、负极(电解液)组合成的电容器。现有市面上绝大多数电解电容工艺采用的是正极铝箔通过腐蚀化成等工艺实现,由于是通过化学电解液腐蚀工艺生产,对于环境存在一定的污染风险,工艺流程可参考如下图片:  

 

 

另一种是积层箔技术,积层箔是国内电容厂家东阳光(600673)全球率先公布的电极箔的新一代产品,采取全新粉末烧结工艺,该技术较传统腐蚀工艺电极箔具备以下三大优势:

  1. 比容提高40%以上,极大提升电容器性能;
  2. 应用积层箔的铝电解电容器体积小,规格多样,适用领域广;
  3. 生产过程环保,无需酸碱反应和废液排放。 

 

电解电容在SVG产品中的实际应用实例及计算实例

 

无功补偿SVG是一种典型的电力电子设备,由三个基本功能模块组成:检测模块、控制运算模块和补偿输出模块。

 

无功补偿SVG的工作原理是通过外部CT检测系统的电流信息,然后通过控制核心分析当前电流信息,如PF、S、Q等;然后由控制器给出补偿驱动信号,然后由电源电子逆变电路组成的逆变电路发出补偿电流。SVG 应用Block如下图。

 

如上图所示,图中C1 & C2为此次我们主要涉及到的电容器件产品的实际应用位置。电源电压质量对SVG的影响是深远的。三相电压不平衡和电压谐波会引起直流电压的波动,进而影响SVG的性能;电源电压暂降、短时中断等则会导致SVG严重过流等。仅就直流电压波动而言,电源电压三相不平衡的影响最大。C1 & C2在电路中的功能主要是作为储能、滤波的功能。实际在参数选取中可按照以下公式来做计算评估。

          

电源电压负序分量引起的直流电压波动值:

(a)

 

(b)  

 

为允许直流电压的最大波动率,则电容容量应满足:   

(c)            

 

 

设计实例:采用电源电压为380V为交流输入,电源电压三相不平衡度可达2%,直流电压给定750V,串联电感420uH,PWM最大调制深度为0.98,要求直流电压波动率小于5%,则电容容量应满足以下公式:

 

实际项目设计时选用450V/820μF焊接式电容,采用该容值电容经2串4并实现电容量为1640μF。

 

电解电容同时在储能PCS/DCDC等应用电路中也会有大量的应用,大多数都是通过串并联的方式实现能量存储以及纹波滤波的功能。

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