变频器用大型铝电解电容器

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1、变频器用大型铝电解电容器

2、第1内容显示中摘要：针对用于变频器中的大型铝电解电容器的技术特点，重点分析了影响此类电容器耐纹波电流能力的因素。通过选用合适的原材料、设计零部件等，使得该型号产品的性能参数完全达到了其技术指标，并能满足用户的需求。关键词：变频器；铝电解电容器；纹波电流　1引言变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。随着电力电子器件的发展，变频技术也在不断发展。从20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。目前，变频器已广泛地应用在电力、能源、冶金、矿山和石化等行业的大功率风机、水泵等设备中。变频器的变频调速功能，不

3、仅创造了明显的直接经济效益，而且也能带来更大的宏观经济效益和社会效益。低压通用变频器，其主电路控制方式一般采用VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频和矩阵式交－交控制变频等。除采用矩阵式交交控制方式的变频器外，另三种控制方式的变频器其电路结构均为交-直-交变频。其共同点是输入功率因数低、谐波电流大，直流电路均需要大的储能电容。而矩阵式交-交变频虽省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容器。但该技术目前尚未成熟，不能推广应用。因此在目前实用的变频器中，均需使用大型铝电解电容器来平滑变频电路的输入电压。2变频器对大型铝电解电容器的技术要求变频器的简单工作原理图如

4、图1所示。500)this.style.ouseg(this)">图1变频器的简单工作原理图图1中示出，有两处需用铝电解电容器，该种大型铝电解电容器是用于平滑滤波的，对其主要技术要求如下：1)耐大纹波电流；2)体积小，是一般电解电容器的2/3～3/4；3)高压、大容量、即高CV值；4)长寿命；5)高可靠性和安全性。江西信达电子公司研制成功的CDC03型螺钉结构大型铝电解电容器就具备上述特点，该产品的主要性能指标详见表1和表2所列，外形图如图2所示，外形尺寸如表3所列。500)this.style.ouseg(this)">图2外形图及尺寸表表1CDC03型主要技术指标使用环境温度

5、/℃－25～＋85额定电压范围/V400标称电容量范围/μF1000～10000标称电容量允许偏差M(±20％)漏电流≤0.01CRUR(μA)或5mA（取较小者）(5min)损耗角正切值(tgδ)(25℃、120Hz)0.25耐久性＋85℃，施加带纹波电流的额定工作电压3000h，恢复16h后电容量变化率：±20％初始测量值以内漏电流：≤初始规定值损耗角正切值：≤200％初始规定值高温贮存＋85℃、500h后，施加额定工作电压30min，恢复24～48h后电容量变化率：±10％初始测量值以内漏电流：≤初始规定值tanδ：≤200％初始规定值　表2CDC03型标称电容量CR、额定

6、电压UR、额定纹波电流Ir与外形尺寸对应表UR=400VCR/μFD×L/mm×mmIr/A100050×755150050×1005.6220075×856.9330075×1029.5470075×10212680080×15016.5820080×15018.11000090×15725表3外形尺寸mmD±1.0505075758090L7510085102150157F±0.5222232323532　3影响大型铝电解电容器耐纹波电流能力的因素通常情况下纹波电流Ir为Ir=500)this.style.ouseg(this)">(1)式中：α为散热系数；Δt为电容芯包温度

7、与环境温度差（温升）；A为电容外表面积。从式（1）中可知，纹波电流Ir与500)this.style.ouseg(this)">和500)this.style.ouseg(this)">成正比。散热系数α，它包括幅射散热和对流散热，它不仅与产品表面的温度差、直径大小、直立或横卧有关，而且与芯包结构、电容器内的导热情况、热流方向、芯包固定方式等密切相关。由铝电解电容器等效电路可知tanδ=ωCR(2)式中：R为等效串联电阻，它由三部分所组成，即R=R1＋R2＋R3（3）式中：R1是氧化膜介质损耗所代表的等效串联电阻；R3是极板、导电层的欧姆电阻以及其间的接触电阻；R2是电解质所代表

8、的等效串联电阻，即R2=φ·ρ·d/2s(4)式中：φ为电解纸的渗透系数；ρ为工作电解液的电阻率（Ω·cm)；d为电解纸的厚度（cm）；s为阳极箔的外观几何尺寸（cm2）。由以上分析可知，选用氧化膜介质损耗小的铝箔，选择渗透系数小、厚度薄的电解纸，降低工作电解液的电阻率和粘度，改进产品结构等都可明显降低产品的tanδ。通过降低tanδ，增大产品的散热系数，都可提高产品耐纹波电流的能力，从而保证产品达到寿命长等要求。4原材料的选用4.1工作电解液的研制为满足大纹波电流、长寿命、高可