用薄膜電容器替代鋁電解電容器的分析與實(shí)踐

表1 EACO的SHD、SHE系列DC-Link單面金屬化聚丙烯薄膜電容器部分?jǐn)?shù)據(jù)

EACO的SHD、SHE系列DC-Link單面金屬化聚丙烯薄膜電容器的外形與螺栓式鋁電解電容器相似，用這種薄膜電容器替代鋁電解電容器僅需要很小的改動(dòng)。

從表1可以看到，EACO的SHD系列DC-Link單面金屬化聚丙烯薄膜電容器可以承受很高的紋波電流，而且基本不受工作溫度限制。；例如：300µF/700V的SHD-700-300聚丙烯薄膜電容器的電流承受能力為50A，兩只并聯(lián)時(shí)達(dá)100A。遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于3900µF/400V鋁電解電容器所能承受的約15A紋波電流值，高于15kW變頻器“濾波”電容器需要“濾波”大約60A左右的整流濾波和逆變器產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)紋波電流。從這個(gè)數(shù)據(jù)看，鋁電解電容器發(fā)熱是必然的，而且壽命是短的。

5 試驗(yàn)與試驗(yàn)結(jié)果

以下是三個(gè)薄膜電容器替代鋁電解電容器的替換實(shí)驗(yàn)。

（1）試驗(yàn)1

一個(gè)15kW變頻器正常采用應(yīng)用3900µF/400V鋁電解電容器2個(gè)串聯(lián)，等效電容量為1950µF。采用EACO的SHD系列DC-Link單面金屬化聚丙烯薄膜電容器替代鋁電解電容器，可以是300µF/700V 2個(gè)并聯(lián)的電容量替換比率30.7%，或者采用250µF/700V 2個(gè)并聯(lián)，替換比率25.6%。滿(mǎn)功率條件下運(yùn)行的測(cè)試結(jié)果列于表2。

表2 EACO薄膜電容器替代鋁電解電容器測(cè)試結(jié)果

從表2的結(jié)果可以看到，采用低電容量替換比例后滿(mǎn)載時(shí)的峰-峰值電壓明顯增加甚至高于空載電壓的13.3%（76V）的理想狀態(tài)的無(wú)濾波電容器時(shí)整流輸出電壓的峰-峰值。在設(shè)計(jì)變頻器控制策略時(shí)需要考慮這個(gè)電壓變化對(duì)輸出的影響。

在表2中還可以看到，隨著濾波電容器電容量的降低，輸出電壓平均值有所上升，這與常規(guī)濾波電容器的電容量越大輸出電壓平均值越高的概念不同。其原因可能是由于隨著濾波電容器電容量的降低，整流器的導(dǎo)通角增加，使電流脈沖在電網(wǎng)內(nèi)阻的電壓降減少的結(jié)果；而輸出電壓峰-峰值高于電阻性負(fù)載的理想輸出電壓峰-峰值的原因可能是由于交流電網(wǎng)寄生電感所致。

（2）試驗(yàn)2

更進(jìn)一步的替換實(shí)例為30kW變頻器一般采用3300µF/400V 鋁電解電容器2串2并。采用250µF/700V的EACO的SHD系列單面金屬聚丙烯薄膜電容器2個(gè)并聯(lián)替換原鋁電解電容器組，電容量的替換比率為27%。長(zhǎng)期運(yùn)行溫升僅僅2℃，電機(jī)運(yùn)行正常，無(wú)異?，F(xiàn)象。

（3）試驗(yàn)3

第三個(gè)替換試驗(yàn)是用薄膜電容器替代660V交流輸入電壓變頻器中的鋁電解電容器。由于手頭沒(méi)有660V感應(yīng)電機(jī)，負(fù)載只能采用電阻箱替代感應(yīng)電機(jī)。其測(cè)試結(jié)果列于表3。

表3 EACO薄膜電容器替代鋁電解電容器測(cè)試結(jié)果

7 結(jié)論

采用大比率電容量替換率的DC-Link聚丙烯薄膜電容器替換鋁電解電容器在性能上可以滿(mǎn)足變頻器“濾波”電容器的要求。如果這時(shí)的聚丙烯薄膜電容器的價(jià)格不高于鋁電解電容器組，則這種替代方案在經(jīng)濟(jì)效益相同的條件下，性能上完成可以滿(mǎn)足要求。

采用聚丙烯薄膜電容器替代鋁電解電容器后，由于聚丙烯薄膜電容器基本上不存在壽命限制問(wèn)題，避免了高可靠應(yīng)用時(shí)變頻器定期替換鋁電解電容器的麻煩和成本的提高。