薄膜电容与电解电容比较具有耐高压、高纹波电流承受能力、低ESR和ESL、长寿命、干式防爆、无极性和高频特性好等优越的电气特性,越来越来越受电力行业的认可接受。
、DC-LINK电容 (替换电解)
DC-LINK电容在风电变流器中的功能主要是为后级逆变系统的功率器件开通瞬间提供有效值和幅值很高的脉动电流,同时滤除前级整流和后级逆变IGBT产生的高频纹波。 1、功能替代的理论分析(容量选择方法分析)
在逆变电路中,能量转换工式:Q=1/2CU2-1/2C(U-△U)2
其中:Q为每次IGBT导通时所需能量,U为电容导通前的电压,△U为纹波电压的峰峰值,C为电容容量。
Q的一般理论计算方法(每KW所需平均能量):
Q=3600000/3600/f=1000/f(其中f为PWM载波频率)
以f=2KHz为例,Q=0.5J,假如直流母线电压U=1000V时,要求高频纹波电压△U为2%(即△U=20V),根据Q=1/2CU2-1/2C(U-△U)2可以算出C=25.25μF 在690VAC的风电变流器中,假如要求高频纹波电压△U为≤2%时,同时用IGBT整流的风电变流器,整流侧能提供50%以上的能量,
所以可以得出,每KW功率机器所需DC-LINK电容的容量为12.5μF以上即可满足要求,实际应用时留点余量,所以我们推荐是15~20μF/KW。纹波电流在我们的计算中不作考虑,因为薄膜电容的纹波电流承受能力可以达到200mA/μF,完全可以满足要求。 例如,2MW/690VAC的风电变流器,以每KW功率需DC-LINK电容的容量为17.5μF,那么2MW要的总DC-LINK电容的容量为35000μF。 2、薄膜电容与电解电容的性能比较 薄膜电容以其优越的电性能在高压大功率电力电子设备中得以广泛应用,特别在DC-LINK这个应用场合,薄膜电容与电解电容相比较具有高纹波电流承受能力、耐高压、低ESR和ESL、长寿命、干式防爆、无极性和高频特性好等优越的电气性能,在高压大功率电力电子设备中DC-LINK应用薄膜电容替代电解电容是一种趋势。 下面对薄膜电容和电解电容作一分析比较: 1)、电性能(从产品设计及结构上进行分析) 电解电容采用的是隐箔式有感卷绕结构,而薄膜电容采用的是金属化薄膜无感卷绕结构,如下图所示: