在過(guò)去20年中，金屬化薄膜電容得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，電容的體積和重量減少3到4倍，技術(shù)也得到很大改善，薄膜電容具有的許多優(yōu)勢(shì)，使薄膜電容在DC濾波上用來(lái)替代電解電容是一個(gè)趨勢(shì)，使用DC-LINK平滑濾波薄膜電容器，可以使薄膜電容比電解電容更加經(jīng)濟(jì)地覆蓋600VDC以上的電壓范圍。

薄膜電容具有很多優(yōu)勢(shì)，使薄膜電容替代電解電容成為大功率電力電子設(shè)備市場(chǎng)的趨勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)包括：

一、 承受高有效電流的能力，可達(dá)300mA/μF。

二、抗浪涌能力強(qiáng),能承受1000V / 1S的浪涌電壓1000次。

三、能承受脈沖寬度上升沿和下生沿比為1.2μs:50μs 或8μs:20 μs的2.5KV尖峰電壓。

四、 承受高峰值電流能力，dv/dt達(dá)100V/μs，電感量小，充放電速度快。

五、耐壓高，能承受1.5于額定電壓的過(guò)壓。

六、無(wú)極性,能長(zhǎng)期承受反向脈沖電壓。

七、介質(zhì)損耗小，溫度特性好，能在120℃下長(zhǎng)期工作。

八、體積小，長(zhǎng)壽命，沒(méi)有酸污染。

九、 可長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)。

但是，這種替代并非等額容量替代，薄膜電容的容量只需電解電容的1/2~2/3容量。

薄膜電容與電解電容原理:

薄膜電容：對(duì)薄膜進(jìn)行處理,使金屬原子能夠附在膜上。金屬在真空下蒸發(fā)(對(duì)鋁1200℃)濃縮到被處理過(guò)的膜表面(膜冷卻到-25℃至-35℃)形成金屬層，如果電介質(zhì)出現(xiàn)短路，金屬鍍層會(huì)因此而揮發(fā)并將短路的地方隔離開(kāi)來(lái)，這種現(xiàn)象稱為自愈效應(yīng)，金屬化膜的自愈效應(yīng)是提高電壓梯度的主要因素； 對(duì)于干式技術(shù)，在脈沖應(yīng)用中，電壓梯度能夠達(dá)到500V/μm以上，在DC濾波的應(yīng)用中，電壓梯度能夠達(dá)到200V/μm，由于電容是按照CEI1071標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，電容能夠承受幾次達(dá)兩倍于額定電壓的浪涌電壓的沖擊而不會(huì)有明顯的壽命縮短現(xiàn)象。所以，用戶只需考慮應(yīng)用中所需要的標(biāo)稱電壓。

電解電容：使用氧化鋁的電介質(zhì)屬性。鋁的電介質(zhì)常數(shù)介于8到8.5之間，工作電壓梯度700V/μm。因此，對(duì)于900V(DC)，需要1.2um的氧化鋁厚度。然而這個(gè)厚度是不可能達(dá)到的，因?yàn)闉榱司哂泻芎玫哪芰棵芏龋X箔表面必須有凹槽。顯然，在鋁箔凹槽與厚度之間有一個(gè)比率。鋁的厚度減少了鋁箔凹槽的容值系數(shù)，例如，與低電壓電容相比，500V的容值系數(shù)為原來(lái)的一半。另外，與低電壓電解電容的電解液傳導(dǎo)率150Ωcm，高電壓電解電容(500V)的電解液傳導(dǎo)率達(dá)到5kΩcm，它的有效值電流被限制在的大約20mA/μF。由于上述原因，典型的電解電容的最大標(biāo)稱電壓為500V，所以在要求更高電壓的情況下，使用者必須將多只電容串聯(lián)使用。同時(shí)，由于各電容的絕緣電阻不同，使用者必須在每個(gè)電容上連接電阻以平衡電壓。此外，如果超過(guò)電壓1.5倍的反向電壓被加在電容上時(shí)，會(huì)引起電容內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生.如果這種電壓持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，電容就會(huì)發(fā)生爆炸，或者隨著電容內(nèi)部壓力的釋放電解液會(huì)流出，為了避免這種危險(xiǎn)，使用者必須給每個(gè)電容并聯(lián)一個(gè)二極管。

最后，在特定應(yīng)用中電容的抗浪涌能力也是考察電容的重要指標(biāo)。實(shí)際上，對(duì)電解電容而言，允許承受最大的浪涌電壓是VnDC1.1倍或1.2倍(更好的電解電容)。這種情況迫使使用者不得不考慮浪涌電壓而非標(biāo)稱電壓。

DC-link薄膜電實(shí)際容應(yīng)用介紹：

當(dāng)然，盡管薄膜電容技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但不是所有的領(lǐng)域都能替代電解電容，為了讓使用者更好地理解，我們將介紹一些具體的例子，在這些例子里顯示了薄膜電容優(yōu)勢(shì)。

主要應(yīng)用于大功率三相供電的UPS電源、感應(yīng)加熱電源、逆變焊機(jī)電源。

C1為直流支撐濾波電容

在這種情況下，C1作為直流支撐濾波電容，其主要性能指標(biāo)是耐峰值電壓和有效值電流的承受能力，這就意味著直流支撐濾波電容能以峰值電壓和有效電流來(lái)設(shè)計(jì)。

以20KW的感應(yīng)加熱電源為例：

要求的數(shù)據(jù)為：

工作電壓：540VDC

允許高頻紋波電壓：10VRMS

允許低頻紋波電壓：120V

有效值電流：200A @ 20KHz

以使用電解電容為例：

考慮到電網(wǎng)30%的波動(dòng)和IGBT關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的反向脈沖電壓(E=-L*di/dt)，必須采用2個(gè)400VDC的電解電容串聯(lián)起來(lái)使用，還必須并一個(gè)30μF左右的800VDC的金屬化薄膜電容作為支撐和吸收高頻反向脈沖電壓用。

現(xiàn)用24個(gè)500μF/400VDC的電解電容串并成一個(gè)3000μF/800VDC的電容作為濾波電容，再并一個(gè)30μF/800VDC的金屬化薄膜電容作吸收電容，產(chǎn)品體積為3升，安裝麻煩，電源工作時(shí)用示波器檢測(cè)到電容端電壓波形：300Hz低頻紋波電壓主80V，20KHz的高頻紋波電壓為9V;工作10分鐘后電解電容發(fā)熱，溫升達(dá)30℃，需加散熱風(fēng)扇散熱。在這種工作環(huán)境下電解電容壽命不長(zhǎng)，工作一段時(shí)間后電容容易發(fā)生漏液和擊穿。

以一款產(chǎn)品的DC-LINK薄膜電容為例：

因?yàn)楸∧る娙萦心蛪焊摺⑦^(guò)有效電流能力強(qiáng)、無(wú)極性、能承受正向和反向高脈沖電壓等特點(diǎn)，所以選用時(shí)只需考慮電容的電壓和和使用時(shí)達(dá)到電源性能要求。

現(xiàn)用470μF/800VDC產(chǎn)品三只并聯(lián)作直流支撐濾波電容，體積為2.9升，且安裝簡(jiǎn)單，電源工作時(shí)用示波器檢測(cè)到電容端電壓波形：300Hz低頻紋波電壓主100V，20KHz的高頻紋波電壓為4V;工作30分鐘后只有靠近IGBT的一只電容有微微發(fā)熱，溫升為5℃，不需加散熱風(fēng)扇散熱。在這種工作環(huán)境下DC-LINK薄膜電容可以長(zhǎng)時(shí)間工作，連續(xù)工作壽命達(dá)100000小時(shí)以上。

從以上實(shí)際應(yīng)用中說(shuō)明，因?yàn)镈C-LINK薄膜電容具有耐壓高、過(guò)有效電流能力強(qiáng)、無(wú)極性、能承受正向和反向高脈沖電壓以及體積小壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用大功率三相供電的UPS電源、感應(yīng)加熱電源、逆變焊機(jī)電源、貯能焊機(jī)和電池動(dòng)力車等需要高電壓、高有效值電流、高過(guò)壓、反向電壓、高峰值電壓、高峰值電流、同時(shí)還有長(zhǎng)壽命的要求的電力電子設(shè)備中，以取代電解電容器，作平滑整流橋輸出的低頻電壓、吸收來(lái)自逆變線路產(chǎn)生的高頻紋波以及貯能支撐用。從容量替代去考慮，薄膜電容的容量只需電解電容的1/2~2/3容量就可以超過(guò)使用電解電容時(shí)的電性能指標(biāo)。

DC-link使用注意事項(xiàng)：

平滑濾波時(shí)紋波峰電壓值不超過(guò)200V。

IGBT開(kāi)斷的時(shí)候，反向浪涌 dv/dt不超過(guò)100V/μs，反向電壓不超過(guò)300V。

IGBT導(dǎo)通的時(shí)的高頻紋波電壓≤100V

在橋式整流電路中，與IGBT使用最近電容的溫升不應(yīng)超過(guò)20℃。

在容量的選取考慮平滑濾波紋波電壓和高頻紋波電壓的大小。

要考慮過(guò)有效電流能力和過(guò)脈沖電流沖擊能力。

在使用膜電容時(shí)注意：1：不能在有正負(fù)極的交流電壓場(chǎng)合使用 2：DT(溫升)要控制。