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主题:[分享]新能源市场上电力薄膜电容的应用

帅哥哟,离线,有人找我吗?
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[分享]新能源市场上电力薄膜电容的应用  发贴心情 Post By:2012-9-30 17:45:00

各位下午好,我是*X—Letdo电子的陈祝明,今天我希望跟大家交流的是电力的薄膜电容在新能源当中的应用。
在中国近几年时间新能源的市场发展非常迅速,包括风电、太阳能,还有近两年的输配电,很多客户都会去希望选择大功率的薄膜电容,因为薄膜电容相比以前的电容它有自己独到的一些特性。
*X—Letdo是火炬集团下面的全职子公司,火炬是中国的一个军品**商,它是经过中国国家认证的,火炬集团也有20多年的历史。我们为了更好的服务客户,公司在99年的时候成立电子公司,主要就是**,就是一家**商,也是分销国内外的电子元器件,我们现在比较成熟的一些产品线,包括*X(一家美国公司),这是*X—Letdo电子的发展历史。这是我们在全国一些客户,其实在整个工业市场上,相对来说,我们的客户群还是比较多的,包括M森,国内的包括蓝锐,我们都合作了很久。
我现在就介绍一下薄膜电容技术方面的东西,因为被动器件跟半导体有些不一样,它的很多特性是区别于原材料的特性。从介绍原材料的特性,就能延伸到这个产品。现在我们所使用的一些大功率的薄膜电容,它的内生技能主要是有两种材料,一种是聚丙烯,另一种称之为聚丙,电力电子商的薄膜电容所用的材料就是聚丙烯,因为有很多的特性,包括比较高的结缘电压。其实它最重要一个特点就是它的自愈性能非常好的,安全性能也非常好。
第二就是该产品的过电压能力。因为我们知道在很多高电压场合,客户需要高电压的电容,这个时候薄膜电容优势就体现得非常明显。因为这种结缘电压的技术一直在发展,现在每个微米的膜到600,也就是1毫米有600KV,我们*设计的时候,需要取它当中的一部分,我们会有一个安全余量的设计。这时我们可以通过增加膜的厚度来提高电容电压,另外把它金属化的那一层,通过串联的连接来增加这个产品的电压,这是提高薄膜电容的耐电压的两个方法。最高单体的薄膜电容最高的电压能够达到100KV,也就是10万伏,这个电压是非常高的。
我刚才介绍说薄膜电容采用聚丙烯的材料,它非常优秀的一个性质就是具有良好的自愈性能,就是因为这种自愈性能,就让薄膜电容的寿命和可靠性的优势体现得非常明显。因为自愈性我们称之为不可恢复性的自愈,主要在基膜上我们在喷铝的时候,它会有毛刺,在很大电流、电压过来的时候,主要的能量都集中在我们称之为弱点这个地方,它就会把上面的那层金属铝挥发掉,挥发的时候它能够吸*非常高的能量、热量,它的结构就是说让整个电容是安全的。在挥发的同时,它还在它的周围形成结缘的保护区,让整个弱点以外的区域是非常安全的,没有被破坏的,所以这个我们称之为它的自愈性。这个是我们通过电子显微镜放大自愈点的照片。
为了增强它的安全性,除了它的自愈之外,我们还有另外一个人工的一种方法,提高这种产生的可靠性和它的寿命,我们称之为安全膜或片段膜的设计,早期的时候是没有这种安全膜的设计,我们只是平板膜,随着技术的发展,大部分人喜欢这种安全膜,无论国内还是国外的电子电力的薄膜**商都采用安全膜的设计,它的设计很大程度上提高了这种产品的安全性能,所以有时候,这种薄膜电容能用上30年、40年的时间都不会损害,其实这种安全膜的设计所起的功效是非常大的。
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这是我比较详细的介绍安全膜的设计,蓝色的部分我们是认为它上面是喷射的金属的铝,是电极,白色是我们把它剔掉,如果是有非常高的能量过来的时候,因为这个地方面积最小,所以它的电量密度最大,热量是最高的,如果有过大的浪涌或者负载过来的时候,首先被挥发的是这一部分,同样在挥发的时候也会吸*非常大的热量。它的这种特性就是保护整个产品的安全,这就是安全膜设计的一个原理。这是它的一个点效的图形,像这种避免非常多片段的结构,只是这一部分,但是其他这些片段的区域都是好的,所以到最后,这种影响它的容量会逐步的去减少,它的整个电容是安全的,我说的安全就是它不会爆炸,也不会燃烧等等这种非常恶性的不良发生。我们根据IUC的标准,会有一个过电压的测试,会在它额定的电压上每50伏去加电压*测试,到最后测试的结果就是说,这个电容的容量一直降到零,但是这个电容还是安全的,就是说这个电容还没有爆,从内部结构上说,它所有的层全部断*。这个是我们在设计的时候,我们会考量它的安全区域的设计。我们所看到的金属化的薄膜,它对它设计的容量衰减的比例,按一般来说,在设计这个大功率的薄膜电容的时候,我们会控制在它的寿命范围以内,它的容量值是衰减 5%,如果你容量以后低于5%,这个薄膜电容是失效的,但并不是它不可以用,到后面我们没有*法控制它容量衰减的比例和时间。
客户在选择大功率的薄膜电容的时候,他需求的就是我们这个产品的可靠性和它的寿命都是很高的,一般来说,所有的这种大功率的薄膜电容在*设计的时候,我们会有一个设计的基准点,当然这种寿命是可以跟很多因素有关,比如热点温度,还有电压。我刚刚有提到说,在电力电子的薄膜电容在设计的时候,有一个设计的基准,一般我们会认为这个基准在70度的热点温度的时候,1:1的运用电压,有10万小时的死亡时间,也就是13年的寿命。客户不同的需求,比如你用在火车,不同的场合,它的要求会不一样,我们会根据客户的要求去改变一些设计或者一些条件,来满足客户的需求。
我们在评估这个产品寿命的时候,最重要的是从两个方面评估,我刚才有提到说,你应用的电压,但是这种是非常明显的。我们在使用的时候,我知道我的工作电压是多少,我的产品电压是多少,这个影响因素是很容易得到的。另外一个是热点温度,就是产品里面的温度,这两个因素是影响薄膜电容的寿命的非常关键的两点。我刚刚有提到说,热点温度,所谓的热点温度就是在这个产品里面,最热的那一点的温度。我们有两种方式能够得到这种热点。因为点电温度的产生,本身这个器件的功率是非常大的,所以它在工作的时候,它自身有一些损耗,就会造成这个器件本身温度的上升。环境温度和热点温度之间的差别,就是本身这个产品自身的损耗所造成的。
我们是有两种方式来得到热点温度,第一种是我们可以通过计算的方式,我们可以通过条件计算出我们这个产品的热点温度是多少,这种有很多值是近似的,包括你的频率,包括这些产品的热阻,另外一种方式就是用测量的方式,对于一般的生产商来说,他都会在这个产品里面*一根热电偶,它是通过电压信号检测的,这种是非常精确的测量出你这个产品的热点温度是多少,能有效的评估这个产品在使用的寿命。你知道你产品的电压,又能够测出这个产品的热点温度,那就能够准确的测出个产品在你使用当中的寿命。
上面讲的就是上的,包括材料、设计等等。下面我再介绍一下关于它的工艺等方面的知识。因为被动器件工艺对产品特性的影响也是非常大的。对于现在金属化薄膜电容来说,因为大多数是属于卷绕性的,外部有六种,一种是标准卷绕,有*风电逆变器、太阳能逆变器的,用种种圆柱状的比较多。另外就是还有我们同心轴的产品,用在交流的,三向交流的这种产品上面。另外还有就是我们称之为定制的卷绕式的,这种是用在新能源汽车上的比较多,它直接把它套在电动机上面,下面就是方块状的一些,也是标准的产品,还有一种我们称为叠层式的,比如我们在机车或者柔性输配电上面,这种产品非常多。圆形的产品在这种大功率的薄膜电容成为标准型的,实际上越来越多的厂用到这种方块的,方块的产品相对圆柱状来说它有一些比较好的特点,它的容积比*得比较好,体积*得比较紧凑,空间占据比较小,所以说未来这种方块的产品会越来越受欢迎。我刚有提到说,这种方块的产品它的卷绕是有两种技术,一种是标准的或者柔性卷绕,另外一种是叠层式的,这两种原理是一样的,只不过很多叠层式的卷绕,是客户对这种产品的体积已经到了忍无可忍的程度,我必须利用好每一点空间,所以说才会显示出这种叠层式的,在市场上新能源汽车这个市场,用的是最多。另外一个就是柔性卷绕,它对体积的要求也很高,但是也没有达到每一点空间都必须使用这种。这两种之间的差别,第一个就是变压*得非常高,现在最高的人*到100KV。另外一个差别,它的容积比,柔性卷绕容积比只有95%,相对来说,它会浪费一些空间...

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