变频器用大型铝电解电容器 2011-05-21 08:17:49来源:互联网
1 引言

变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。随着电力电子器件的发展，变频技术也在不断发展。从20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。目前，变频器已广泛地应用在电力、能源、冶金、矿山和石化等行业的大功率风机、水泵等设备中。变频器的变频调速功能，不仅创造了明显的直接经济效益，而且也能带来更大的宏观经济效益和社会效益。

低压通用变频器，其主电路控制方式一般采用VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频和矩阵式交－交控制变频等。除采用矩阵式交交控制方式的变频器外，另三种控制方式的变频器其电路结构均为交-直-交变频。其共同点是输入功率因数低、谐波电流大，直流电路均需要大的储能电容。而矩阵式交-交变频虽省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容器。但该技术目前尚未成熟，不能推广应用。因此在目前实用的变频器中，均需使用大型铝电解电容器来平滑变频电路的输入电压。

2 变频器对大型铝电解电容器的技术要求

变频器的简单工作原理图如图1所示。


图1 变频器的简单工作原理图

图1中示出，有两处需用铝电解电容器，该种大型铝电解电容器是用于平滑滤波的，对其主要技术要求如下：

1)耐大纹波电流；

2)体积小，是一般电解电容器的2/3～3/4；

3)高压、大容量、即高CV值；

4)长寿命；

5)高可靠性和安全性。

江西信达电子公司研制成功的CDC03型螺钉结构大型铝电解电容器就具备上述特点，该产品的主要性能指标详见表1和表2所列，外形图如图2所示，外形尺寸如表3所列。


图2 外形图及尺寸表

表1 CDC03型主要技术指标
使用环境温度/℃ －25～＋85
额定电压范围/V 400
标称电容量范围/μF 1000～10000
标称电容量允许偏差 M(±20％)
漏电流

≤0.01CRUR(μA)或5mA（取较小者）(5min)
损耗角正切值(tgδ)(25℃、120Hz)
0.25
耐久性
＋85℃，施加带纹波电流的额定工作电压3000h，恢复16h后电容量变化率：±20％初始测量值以内漏电流：≤初始规定值损耗角正切值：≤200％初始规定值
高温贮存
＋85℃、500h后，施加额定工作电压30min，恢复24～48h后电容量变化率：±10％初始测量值以内漏电流：≤初始规定值tanδ：≤200％初始规定值
　

表2 CDC03型标称电容量CR、额定电压UR、额定纹波电流Ir与外形尺寸对应表

表3外形尺寸mm
D±1.0 50 50 75 75 80 90
L 75 100 85 102 150 157
F±0.5 22 22 32 32 35 32
　

3 影响大型铝电解电容器耐纹波电流能力的因素

通常情况下纹波电流Ir为

Ir=(1)

式中：α为散热系数；

Δt为电容芯包温度与环境温度差（温升）；

A为电容外表面积。

从式（1）中可知，纹波电流Ir与和成正比。散热系数α，它包括幅射散热和对流散热，它不仅与产品表面的温度差、直径大小、直立或横卧有关，而且与芯包结构、电容器内的导热情况、热流方向、芯包固定方式等密切相关。