新的需求和技术发展方向
1990年以后,国民经济发展速度加快,供用电部门对无功功率补偿的需求日渐迫切,但早期从国外引进的成套装置相继出现电容器大批损坏,加之服务方面的原因,认为仅靠进口不能根本解决问题。如果始终显示溢出,可能是电容器内部极间开路,也可能是选择的电阻档不合适。此时,国内电容器行业开始向电力用户提供并联电容器成套装置。
1、进一步
脉冲形成网络现货
新的需求和技术发展方向
1990年以后,国民经济发展速度加快,供用电部门对无功功率补偿的需求日渐迫切,但早期从国外引进的成套装置相继出现电容器大批损坏,加之服务方面的原因,认为仅靠进口不能根本解决问题。如果始终显示溢出,可能是电容器内部极间开路,也可能是选择的电阻档不合适。此时,国内电容器行业开始向电力用户提供并联电容器成套装置。
1、进一步提高电力电容器的技术水平
电力电容器是无功补偿装置的核心,近几年制造技术有了很大提高,但与国外技术水平还有很大差距,主要是原材料(特别是薄膜介质材料)、工艺装备和管理体制等方面造成的。
2、产品向高可靠性、无油化和环境适应性方向发展。合理选择内熔丝、外熔丝和无熔丝结构很重要。从无油化考虑,自愈式高电压电容器、充气集合式电容器都是可供选择的方案。这一切均要以安全可靠为基础。
3、大力发展新型滤波、静补和串补装置。测量电容器时对电阻档的选择,电阻档(Ω)被测电容器范围(uF)充电时间(S20M0。由于电力电子器件的应用,电网中谐波污染愈加严重,发展经济、适用、高1效的无源和有源滤波器是十分必要的。目前,国产静补装置主要应用于冶金企业,在电力系统必须大力发展的静补装置,以替代运行费用高的老式调相机组,增加系统的运行稳定性。串补装置包括固定串补和可控串补,目前主要依赖进口,尽快实现串补装置国产化是提高输电容量和保证系统稳定性的重要措施。
4、直流输电用电力电容器全品种国产化。我国已成功运行5条超高压直流线路,电力电容器是其中的一项重要设备。
电解电容器性能要求
小体积、大容量
由于电解电容器阳极为腐蚀多孔的阀金属且表面生成一层极薄的介质氧化膜,多数采用卷绕结构,很容易扩大体积,因此单位体积电容量非常大,比其它电容大几倍到几十倍。脉冲动力一组大型,特别构造的低电感高压电容(电容器组)可用于为许多脉冲功率应用中提供巨大的电流脉冲。但是大电容量的获取是以体积的扩大为代价的,现代1开关电源要求越来越高的效率,越来越小的体积,因此,有必要寻求新的解决办法,来获得大电容量、小体积的电容器。
在开关电源的原边一旦采用有源滤波器电路,则铝电解电容器的使用环境变得比以前更为严酷:
(1)高频脉冲电流主要是20 kHz~100kHz的脉动电流,而且大幅度增加;
(2)变换器的主开关管发热,导致铝电解电容器的周围温度升高;
(3)变换器多采用升压电路,因此要求耐高压的铝电解电容器。
这样一来,利用以往技术制造的铝电解电容器,由于要吸收比以往更大的脉动电流,不得不选择大尺寸的电容器。电力电容器的接通和断开(1)电力电容器组在接通前应用兆欧表检查放电网络。结果,使电源的体积庞大,难以用于小型化的电子设备。为了解决这些难题,必须研究与开发一种新型的电解电容器,体积小、耐高压,并且允许流过大量高频脉冲电流。另外,这种电解电容器,在高温环境下工作,工作寿命还须比较长。
高频低阻抗化
对于中小输出功率开关电源的工作频率除少数因价格限制而仍采用20~40kHz外,大多数均在50kHz以上;DC/DC电源模块大多在300kHz以上;大功率开关电源的开关频率受主开关(一般采用IGBT)的开关速度限制而一般在20~40kHz。CDE铝电解电容器负载寿命使用说明书中指出,电容器工作在1大允许内部核心温度时的寿命一般为1000到15,000小时,也是6周到1。
尽管开关频率有所不同,但是开关电源的输出整流滤波电容器的作用基本相同,主要是通过利用滤波电容器吸收开关频率及其高次谐波频率的电流分量而滤除其纹波电压分量。
在开关电源输出端用的滤波电容,与工频电路中选用的滤波电容并不一样,在工频电路中用作滤波的普通电解电容器,其上的脉动电压频率仅有100Hz,充放电时间是毫秒数量级,为获得较小的脉动系数,需要的电容量高达数十万微法,因而一般低频用普通铝电解电容器制造目标是以提高电容量为主,电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。抑制和耦合(1)信号耦合由于电容器通过交流电而阻隔直流信号,它们通常用于分离信号的交流和直流分量。
在开关稳压电源中作为输出滤波用的电解电容器,由于大多数的开关电源工作在方波或矩形波的状态,含有及其丰富的高次谐波电压与电流,其上锯齿波电压的频率高达数十千赫,甚至数十兆赫,它的要求和低频应用时不同,电容量并不是主要指标,衡量它好坏的则是它的阻抗频率特性,如图3所示。中和电容连接于三极管基极与集电极之间,用于克服三极管极间电容而引起的自激振荡。
耐纹波电流
影响电解电容器性能的主要的参数之一就是纹波电流问题。纹波电流对铝电解电容器的影响主要是在ESR上产生功耗使铝电解电容器发热,进而缩短使用寿命。
降低纹波电流的方法可以采用较大容量的铝电解电容器,毕竟大容量铝电解电容器可承受的纹波电流比小容量的铝电解电容器大;也可以采用多只小容量铝电解电容器的并联方式,还可以选用纹波电流低的电路拓扑结构。
一般而言,反激式变换器产生的开关变换电流相对大。表1是各种开关变换器电路拓扑的直流电流、整流滤波的纹波电流、开关变换电流和滤波电容上的总纹波电流。
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