【導讀】電解電容是電容的一種,其物理定義就是由兩個導電板,中間放置著具有介電特征的物質所組成的分立元件。電解電容分正、負極性,正極為金屬箔,與正極緊貼金屬的氧化膜是電介質,陰極由導電材料、電解質和其他材料共同組成,同時電解電容正負不可接錯。
電解電容分為無極性和有極性兩種,無極性電解電容器采用雙氧化膜結構,類似于兩只有極性電解電容器將兩個負極相連接后構成;有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波,退耦、信號耦合及時間常數(shù)設定、隔直流等作用。
電容的分類劃分及作用功能
1. 鋁電解電容 — 用于需要大容量、小體積的場合,如變換器的輸入、輸出
2. 鉭電容 — 用于需要中等電容量的場合,如變換器的輸入、輸出
3. 陶瓷電容 — 用于定時與信號電路
4. 多層陶瓷電容 — 用于低ESR的場合(如變換器輸入輸出端與電解電容并聯(lián))
5. 塑料薄膜電容 — 用于高dv/dt的場合,如準諧振變換器
電解電容生產(chǎn)加工工藝流程及各自優(yōu)劣勢
電解電容實際是由正極(鋁箔)、電介質(AL2O3)、負極(電解液)組合成的電容器。現(xiàn)有市面上絕大多數(shù)電解電容工藝采用的是正極鋁箔通過腐蝕化成等工藝實現(xiàn),由于是通過化學電解液腐蝕工藝生產(chǎn),對于環(huán)境存在一定的污染風險,工藝流程可參考如下圖片:
另一種是積層箔技術,積層箔是國內電容廠家東陽光(600673)全球率先公布的電極箔的新一代產(chǎn)品,采取全新粉末燒結工藝,該技術較傳統(tǒng)腐蝕工藝電極箔具備以下三大優(yōu)勢:
1. 比容提高40%以上,極大提升電容器性能;
2. 應用積層箔的鋁電解電容器體積小,規(guī)格多樣,適用領域廣;
3. 生產(chǎn)過程環(huán)保,無需酸堿反應和廢液排放。
電解電容在SVG產(chǎn)品中的實際應用實例及計算實例
無功補償SVG是一種典型的電力電子設備,由三個基本功能模塊組成:檢測模塊、控制運算模塊和補償輸出模塊。
無功補償SVG的工作原理是通過外部CT檢測系統(tǒng)的電流信息,然后通過控制核心分析當前電流信息,如PF、S、Q等;然后由控制器給出補償驅動信號,然后由電源電子逆變電路組成的逆變電路發(fā)出補償電流。SVG 應用Block如下圖。
如上圖所示,圖中C1 & C2為此次我們主要涉及到的電容器件產(chǎn)品的實際應用位置。電源電壓質量對SVG的影響是深遠的。三相電壓不平衡和電壓諧波會引起直流電壓的波動,進而影響SVG的性能;電源電壓暫降、短時中斷等則會導致SVG嚴重過流等。僅就直流電壓波動而言,電源電壓三相不平衡的影響最大。C1 & C2在電路中的功能主要是作為儲能、濾波的功能。實際在參數(shù)選取中可按照以下公式來做計算評估。
電源電壓負序分量引起的直流電壓波動值:
為允許直流電壓的最大波動率,則電容容量應滿足:
設計實例:采用電源電壓為380V為交流輸入,電源電壓三相不平衡度可達2%,直流電壓給定750V,串聯(lián)電感420uH,PWM最大調制深度為0.98,要求直流電壓波動率小于5%,則電容容量應滿足以下公式:
實際項目設計時選用450V/820μF焊接式電容,采用該容值電容經(jīng)2串4并實現(xiàn)電容量為1640μF。
電解電容同時在儲能PCS/DCDC等應用電路中也會有大量的應用,大多數(shù)都是通過串并聯(lián)的方式實現(xiàn)能量存儲以及紋波濾波的功能。
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