基于电极断裂行为的金属化膜电容器通流特性研究

《基于电极断裂行为的金属化膜电容器通流特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号_________学号：M201271307学校代码10487密级：硕士学位论文基于电极断裂行为的金属化膜电容器通流特性研究学位申请人：王博闻学科专业：电气工程指导教师：李化副教授答辩日期：2015年5月21日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonPulseCurrentHandlingCapablitiyinMetallizedFilmCapacitorsBas

2、edontheElectrodeFractureBehaviorCandidate:WangBowenMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:LiHuaHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

3、对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内

4、打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要*金属化膜电容器具有高储能密度、高可靠性等特点，是脉冲功率电源的首选储能器件，本文基于金属化电极断裂行为的理论和试验研究金属化膜电容器的通流特性。论文首先分析金属化膜电容器的结构特点。基于电容器结构，分析了金属化电极断裂条件下电容器主要性能参数电容量和等效串联电阻（ESR）的变化趋势，并将仿真结果与试验结果进行对比。研究结果表明：出现金属化电极断裂的电容器其电容量和ESR会随着频率的降低而增大，电流流向变化是出现金属化电极

5、断裂的电容器参数变化的根本原因。研究金属化电极电爆炸的形态与影响因素。建立电爆炸试验平台对厚度为6nm金属化电极开展了电爆炸形态研究，通过高速摄影机拍摄金属化电极断裂形态。结合试验现象和电爆炸理论对金属化电极电爆炸的发展过程进行了详细描述。电爆炸过程中金属化电极断裂发展方向与电流方向垂直，通过仿真分析认为焦耳热和电磁力是其主要原因。对不同电容储能和感性负载下的金属化电极电爆炸进行了试验研究。研究结果表明：通过金属化电极的能量与能量速率是电爆炸发生的重要影响因素；能量转化效率变化趋势表明6nm金属化电极电爆炸的临界电

6、流密度接近1.00×1011A/m2。研究金属化电极在多次脉冲电流作用下的临界通流电流密度。通过显微镜试验获得6nm的金属化电极在周期为310μs、反峰系数为10%的脉冲电流作用下，临界通流线电流密度为131.9A/m，临界通流电流密度为2.20×1010A/m2。对金属化电极在多次脉冲电流作用下的电磁力和焦耳热进行了定量研究。研究表明：电磁力不足以导致电极断裂。结合试验结果和焦耳热仿真分析得到了临界通流电流密度的表达式。分析表明金属化电极的临界通流电流密度与周期、方阻（金属层厚度）、热量转化效率、畸变系数相关。进

7、行了不同影响因素下的理论和试验研究，研究表明理论推导结果与试验具有较好的一致性。研究脉冲放电下金属化膜电容器的通流特性。对不同线电流密度和反峰系数下的金属化膜电容器进行了寿命测试。测试结果表明：金属化膜电容器随着线电流密度的增大出现了电容量突降现象，正常电容器（未发生电容量突降）的寿命随着线电流密度的增大而下降。当线电流密度大于13A/m时，3nm金属化膜电容器会出现电极断裂现象导致电容量突降。而突降概率随着线电流密度的增大呈明显的上升趋势，当线I华中科技大学硕士学位论文电流密度达到28A/m时，突降概率为66.7

8、%。不同反峰系数的试验结果表明：金属化膜电容器寿命随着反峰系数的增大而下降。试验结果与理论相结合，拟合出了新的经验公式，可以得到不同电压与反峰系数下电容器寿命。最后研究不同电极厚度对金属化膜电容器通流特性的影响。对两种不同厚度金属化电极电容器进行寿命测试，试验结果分析表明：随着电极厚度的下降，相同的线电流密度下金属化膜电容器突降的比例升高。正常电容器（未发生