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替代电解电容的薄膜电容技术
DC-Link电容器应用 |
过压设计
现在我们来看轻型牵引的应用,如:地铁,轻轨,电车等。 |
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直流支撑电压波形
: 在接触断开时,能量来自直流支撑电容,结果,电压降低。因此,
只要接触重新被建立过压将出现。 |
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| 其中 |

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更糟的情况是?V =吊线电压, 因为过压会达到额定电压的几乎2倍。膜电容可以承受这种过压。
电解电容可承受最大1.2倍的额定电压。所以,电解电容可以承受的最低电压为:
2X1000V/1.2=1670V需要四支450V的电解电容串联。
考虑部分从网上得到的数据,10mF的电解电容,体积为26升,最大有效值电流为20Arms。而相同容值的膜电容,体积为25
升,最大有效值电流可比500Arms还高。
另外,由于过压的出现,也出现了流过电容的峰值电流。因此我们必须计算因过压产生的能量 |
| I2t = |
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在几个周期后,电流变为零,那么:

其中:
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| 这种能量的计算也被用于端间短路放电的过程。.这样的放电会产生非常高的峰值电流与振铃,这是电解电容不能承受的。 |
| 电压的额定 |
对于要求高额定电压的场合,膜电容的解决方案无疑很有优势。
但如果要求高容值的场合,膜电容解决方案的竞争力就会减弱。的确,如果没有过压,有效值电流很低,同时需要大容值的场合,在900V以下的应用中,膜电容很难与电解电容竞争。 |
寿命计算:
膜电容允许有很长的寿命期望,其寿命的长短由负载电压条件(工作电压)与热点温度决定。 对于直流滤波电容,其寿命符合下面的曲线: |
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我们可以从这些曲线中看出,在工作电压为额定电压并且热点温度为70°C的情况下,膜电容的设计寿命为100,000小时。
寿命结束的标准为2%的电容容值的减少。然而,这是寿命结束的理论值,因为,在到达该点以后,电容仍然能够使用。如果在应用中允许5%的容值减少,寿命将得到显著的增加。
热点温度由下述的表达式决定:
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其中,θmax hot spot :最大热点温度
tgδ0:电介质损耗
Rth:热阻
Rs:串联电阻
结论
以上我们为工程师进行设计优化提供了技术参考,在实际应用中仍然需要完整的计算。
然而,如果设计要求为低电压、低有效电流、无反向电压,同时也没有峰值电流,那膜电容技术不合适。
但如果设计要求为高电压、高有效电流、有反向电压和过压,同时也有峰值电流,还有长寿命要求,那么
聚丙烯金属化膜电容是最好的选择。 |
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