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电解电容器的纹波电流承受能力分析

1 引言

在电力电子线路中，电解电容器经常受到大脉动电流、高频大滤波电流和短时大电流脉冲的作用，因此对流过其内部的电流要有严格的限制，这样才能保证电路的可靠性。其中一个很重要的指标就是电解电容器纹波电流的额定值。由大量的实验及实践的经验得知，一般纹波电流对电解电容器主要的影响就是使其发热，因为电解电容器的等效串联电阻（ESR）相对比较大，一般为数十毫欧姆到十几欧姆，这样纹波电流流过ESR就会有明显的功率损耗，使电容器发热。而且流过电容器的纹波电流越大，在电容器ESR上产生的损耗也会随之增大，由功率损耗产生的热会明显降低电解电容器的使用寿命。如果电解电容器工作在超出其纹波电流额定值的条件下，就会使电容器因核心过热而导致失效或损坏。当次级绕组相对初级（绕组）绕组以一定角度放置时，产生旋转电场。

电容器的纹波电流额定值

纹波电流的额定值在定义上很复杂，而且不同厂家都有不同的考虑。但是其基本的定义原理大致相同，只不过根据厂家生产条件、技术水平和生产工艺的不同，在各厂家给出的数据手册中对纹波电流额定值都有所保留，也就是说要达到其能够承受的纹波电流大值还有一定的阈度。这不仅提高了电容器工作的可靠性，而且也是处于企业产品竞争的考虑。下面详细介绍纹波电流额定值定义上的共性，目的是为了通过对其额定值制定过程的了解，找出提高纹波电流承受能力的可能性，提高电容器的利用率。电容器可用于模拟电路作为积分器的组件，或者更复杂的滤波器和负反馈环路稳定。

正确选择电容器组的保护方式，是确保电容器安全可靠运行的关键，但无论采用哪种保护方式，均应符合以下几项要求：

①保护装置应有足够的灵敏度，不论电容器组中单台电容器内部发生故障，还是部分元件损坏，保护装置都能可靠地动作。

②能够有选择地切除故障电容器，或在电容器组电源全部断开后，便于检查出已损坏的电容器。

③在电容器停送电过程中及电力系统发生接地或其它故障时，保护装置不能有误动作。

④保护装置应便于进行安装、调整、试验和运行维护。

⑤消耗电量要少，运行费用要低。

用于开关稳压电源输出整流的电解电容器，要求其阻抗频率特性在300kHz甚至500kHz时仍不呈现上升趋势。电解电容器ESR较低，能有效地滤除开关稳压电源中的高频纹波和尖峰电压。而普通电解电容器在100kHz后就开始呈现上升趋势，用于开关电源输出整流滤波效果相对较差。在一年内要测电容器的tg2～3次，目的是检查电容器的可靠情况，每次测量都应在额定电压下或近于额定值的条件下进行。

通过实验可发现，普通CDII型中4700μF,16V电解电容器，用于开关电源输出滤波的纹波与尖峰并不比CD03HF型4700μF,16V高频电解电容器的低，同时普通电解电容器温升相对较高。当负载为突变情况时，用普通电解电容器的瞬态响应远不如高频电解电容器。运行中的电容器的维护和保养(1)电容器应有值班人员，应做好设备运行情况记录。