变频器用大型铝电解电容器

　　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

　　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

　　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。