《薄膜电容器与应用》PPT课件

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1、薄膜电容器与应用薄膜电容器1876年英国D.斐茨杰拉德发明纸介电容器。这就是薄膜电容器的始祖。有机介质由于其性能优异而大量应用。有机介质可以分为聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、漆膜等。对于电力电子线路来说，应用最多的是聚酯电容器、聚丙烯电容器。薄膜电容器的特点无极性ESR极低允许比较高的电流流过工作电压可以很高温度范围宽基本上无寿命限制金属化电极具有自愈功能薄膜电容器的基本参数额定直流电压、额定交流电压电容量ESR、ESLdv/dt、有效值电流、峰值

2、电流工作温度额定直流电压、额定交流电压额定直流电压：是在整个温度范围内允许持续施加的直流电压。试验电压：电容器出厂前形式试验时对电容器施加的电压，一般在1.5~2倍，持续时间2分钟或500小时。介电强度：电容器的介质所能承受的电压，这个电压高于试验电压。额定交流电压：电容器工作在交流电压下可以连续施加的交流电压有效值。额定交流电压与额定直流电压关系在一般情况下，额定交流电压与额定直流电压关系为：电容器的交流电压与频率的关系当交流电的频率很低时，流过电容器的电流也很低，这是电容器所允许施加的交流电压

3、为额定交流电压。随着频率的升高，流过电容器的电流增加。当流过电容器的电流达到电容器的额定电流时，将不允许继续增加电流。为了限制电流，需要电压降额。随着频率继续升高，电容器的介质损耗上升，由于电容器所允许的损耗为一定值，介质损耗增加，将要求ESR损耗降低，也就是说要进一步降低电流有效值，来保证电容器的损耗为额定值。电容器的电压与频率的关系电容器可承受的交流电压、电流与频率的关系薄膜电容器电压与频率的关系当频率升高到一定程度时，薄膜电容器允许施加的电压将随频率的升高而降低。薄膜电容器电压与温度的关系薄

4、膜电容器在不同温度下可承受的交流电压电容量的变化与温度的关系ESR、ESL与阻抗频率特性dv/dt、峰值电流、有效值电流电容器的电流与dv/dt的关系：当dv/dt为峰值时，对应的电流为峰值电流。电容器允许的有效值电流受流过的电流在ESR上的损耗限制工作温度不同的介质，电容器的最高工作温度不同。一般来说，聚酯电容器的最高工作温度为+125℃；聚丙烯电容器多为+85℃。损耗因数与频率的关系损耗因数与温度的关系应用薄膜电容器需要注意的问题应用条件：工作电压状态电压变化速率流过电容器的有效值电流与峰值电

5、流薄膜电容器在电力电子线路中的主要作用旁路缓冲与箝位谐振平滑与直流支撑急剧放电电源电磁干扰抑制薄膜电容器用作旁路目的：降低直流母线阻抗；吸收来自负载的纹波电流，抑制直流母线电压因负载突变而出现的波动。薄膜电容器用于直流母线旁路对性能的要求尽可能低的ESR满足要求的电容量满足要求的额定有效值电流和峰值电流薄膜电容器用作缓冲与箝位目的对性能的要求电容器用于箝位电容器作为缓冲电容器电容器用于准谐振与有源箝位薄膜电容器用于谐振式变换器目的：与电感共同实现谐振功能对性能的要求：在相应频率下更够承受足够的交流

6、电压、电流谐振式变换器电路LLC谐振式变换器特点：低噪声谐振式变换器谐振式高频感应加热功率变换器中频感应加热功率变换器电路详见电力电子技术教材特点：为了降低成本、高输出功率，晶闸管逆变器为了获得更高的负载电流，采用并联谐振方式电容器的电流接近于负载电流中频感应加热电容器特点：电容量大无功功率高大电流需要水冷薄膜电容器实现平滑与直流支撑功能目的：平滑整流后直流电压旁路（吸收）逆变器的纹波电流，改善直流母线电压质量对性能的要求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

7、意味着直流支撑电容能够以有效值电流来设计实例以电瓶车为例，要求的数据工作电压:120VDC允许的纹波电压:4VRMS有效值电流:80ARMS@20kHz最小容值为在膜电容中，很容易找到接近的容值。如果采用铝电解电容器与电解电容比较：以每μF20mA为例，为了承受80A有效值电流，最小容值实际上可能需要两只4000μF的电解电容器并联电容器在电网供电时平滑与旁路作用实例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：流过电容的有效值电流为（近似表示式），该电流没有考虑逆变器侧的电流如

8、果直流电压1000V，纹波电压200VIrms：(P=1MW)=2468Arms(P=500kW)=1234Arms(P=100kW)=247Arms频率与电容量的关系频率与电容来的关系低频部分对电容量的要求（1）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0.2Arms/μF,有效值电流为2468A时，需要的最小容值为123.4mF。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。对电容量的要求（2）因此，对于三相