电解电容与薄膜电容区别

寿命长可靠性高的金属化膜直流支撑电容 作者：何宇来源：四川省佳灵电气有限公司 日期：2012-02-02 当佳灵通用高压变频器以获得中国、欧亚和美国专利的高速功率可关断器件IGBT直接串联技术、直接速度控制技术（DSC）、共模电压技术及正弦波技术赢得GE、施耐德、英国欧陆等国际企业界巨头强烈关注，在国内电力、冶金、煤矿、石油石化、水泥建材等高耗能行业大量稳定可靠运行时，业内专家们几乎没有注意到佳灵高压变频装置中，高压直流支撑电容从一开始就采用价格昂贵的高压金属化膜直流支撑电容的真正原因。 伴随着高压变频调速装置的市场化脚步加快，越来越多的高压变频器涌入市场，电子技术器件——开关器件得到了长足的进步，直流支撑和滤波电容器的进步远远落后于装置的进步步伐，除佳灵公司以外的绝大多数国内外高压变频供应商的直流支撑滤波电容器几乎全部采用铝电解电容器，铝电解电容器容量偏差大、电压低、电流小、损耗大及频率特性差等应用中的缺陷在高压变频终端市场反应非常强烈，在最近的高压变频项目招标文件中，明确要求投标人提供直流支撑滤波电容器的性能说明和使用寿命证明，使直流支撑电容是产品性能和使用寿命问题，在变频行业得到了前所未有的高度重视。从2000年至今的8年间，佳灵JCS、JCP系列高压变频装置金属化膜直流支撑电容持续可靠稳定运行，进一步提高变频系统的整体可靠性，得到用户的一致推崇和充分信赖，也使佳灵在此技术领域应用走在国内同行的最前列。 佳灵JCS、JCP系列高压变频装置金属化膜直流支撑电容采用自愈式金属化安全膜压扁技术，该种电容固有损耗非常小，容量温度变化率低，单台额定电压高，使用寿命长，整个寿命期间，完全免维护。 电容器容抗是随着频率的变化呈反比例关系，电容器的有功损耗是随着电流的增大而增大，且为电流平方成正比关系，所以电容器的损耗则成为在电容器运行过程中安全可靠的至关重要的因素。 金属化膜直流支撑电容固有损耗非常小，整台电容器损耗小于2‰,仅为铝电解电容器1％，且采用聚丙烯薄膜作为介质，产品频率特性很稳定，在中、高频环境使用，由于其良好的频率、电流特性可以保证其安全长寿命，在额定工况下预期寿命≥80000小时，且在寿命期内随环境的变化电气性能基本保持不变，不影响电容器的寿命，保证配套设备运行安全可靠。 铝电解电容器的损耗非常大，其中无功损耗可以占到总无功容量的20％，且铝电解电容器有功损耗随着频率的增大而增大，频率超过1000赫兹损耗变化率逐渐增大，当频率超过10000赫兹后变化率急剧增加，有功损耗增大，发热量增大。这是长久以来在中、高频大功率环境下采用铝电解直流滤波电容器发热量大、故障率高、寿命非常短，额定工况下预期寿命≤50000小时，随着工况的变化容量急剧变化，寿命降低的原因，甚至由一些企业在中、高频环境使用铝电解电容器寿命不足10000小时，常常由于电容器故障影响到整台设备的使用。 另外，铝电解电容器在容量偏差由于其固有的材料、结构特性的影响，在额定电容量及容量温度稳定性方面偏差较金属化电容器有较大的差距： 铝电解电容器由于无法控制铝极板氧化面积致使容量无法准确控制，而金属化电容器产品可以通过直接控制极板面积精确控制产品电容量，偏差可以控制在-2％～+2％之间，对线路的精确性提供了可靠的保证。 金属化膜电容器中绝缘介质材料为高分子聚合物薄膜，可以通过控制薄膜厚度（精度在0.2微米以上）来提高电容器产品的额定电压；铝电解电容器由于绝缘介质是铝箔面的氧化铝层，难以控制氧化层厚度及均匀性，所以难以达到高的耐压及过压倍数。 铝电解电容器额定电压较低（通常≤450V DC），金属化电容器产品应用于佳灵JCS 、JCP系列高压变频器上的直流滤波电容器单台额定电压已经达到20000V DC。 采用金属化膜电容器，节省了在铝电解电容器串连过程中的均压工作，节约了材料及人工成本，提高了效率。金属化电容器额定纹波电流可以达到同等容量铝电解电容器额定纹波电流的几倍到几十倍。 铝电解电容器过流能力只有 1.1IN ,金属化电容器过流能力可以达到1.3 IN，避免了在中大功率系统中，为达到系统额定电流而增大铝电解电容器并联数，牺牲容量而造成的不必要的浪费。 金属化电容器容量温度变化率仅为铝电解电容器的10％左右，金属化电容器的损耗仅为铝电解电容器的1％左右，发热量小，温升低。针对急剧的电压变化（高DV/DT）需要电容器提供瞬时大电流加以电压支撑或吸收时，铝电解电容器没有作用，当负载电机工作在四象限工况下时，逆变桥工作在整流状态下需要电容器提供损失电能吸收时，金属化膜电容器较铝电解电容器优势非常明显。 下面是金属化膜电容器与铝电解电容器性能比较： 性能 金属化膜电容器 铝电解电容器 可靠性及寿命 高可靠性、长寿命 非常差 容量偏差 一般±5% 偏差-10%~+50% 额定电压 单台电压已经达到20KVDC 主要为400~45VDC 过电压倍数 1.3~1.5倍额定电压 最高1.2倍 温度频率特性 基本无影响 影响非常严重 是否能承受方向电压 是 否 快速放电 可以 否 承受有效电流 40倍铝电解电容能力以上 约20毫安每微法 结构形式 干式或油浸式 浸渍电解液 储存 无要求 有时间及环境要求