金属化膜脉冲电容器寿命测试方法

金属化膜脉冲电容器在脉冲功率装置中得到广泛的应用。当电容器内部出现短暂的薄膜击穿现象时电容器因自愈性能而恢复绝缘,使得电容器的稳定性得到提高。但由于自愈的不断进行,电容量不断减少。金属化膜脉冲电容器以5%的电容量下降作为寿命终结的标志。本文对影响金属化膜脉冲电容器寿命的因素进行了分析,提出了按不同影响因素测试金属化膜脉冲电容器寿命特性的方法,并对此测试方法的原理与主要设备进行了说明。此方法可高效测试金属化膜脉冲电容器的寿命特性,对获取电容器寿命特性以及基于寿命测试而形成寿命预测具有一定的指导意义。     

基于金属化膜自愈特性的电容器寿命研究

金属化膜电容器具有高储能密度、高可靠性和高寿命特点。自愈是导致电容器电容量下降的主要原因。笔者分析金属化膜的自愈特性和电容量下降机制,通过研究自愈过程中的自愈面积、自愈能量和击穿电压的关联性,得出电压幅值和电压反峰比对电容器的寿命影响程度并归纳出经验公式。通过对金属化膜电容器的寿命测试,对经验公式中的系数进行拟合。最后得出不同电压幅值和不同电压反峰比下电容器寿命经验型预测公式。     

金属化膜电容器自愈理论及规律研究

主要研究金属化膜电容器的自愈特性及影响自愈过程的关键因素。研究表明,降低自愈放电过程中的自愈能量,是提高金属化膜电容器工作寿命和可靠性的有效途径。通过分析金属化膜自愈的物理过程,采用电测量法对影响自愈过程的各种参数及其相关性规律进行研究。对方阻R>30/□的金属化膜,在场强200V/m时开始出现击穿并发生自愈,在600V/m附近时击穿概率达到80%,电容器在高场强下工作可靠性降低。自愈面积与自愈持续时间随着自愈能量的增加而增加,自愈能量与电压的二次方成正比、与方阻的二次方成反比,采用高方阻金属化膜可有效降低电容量损失,提高电容器寿命。层间压强增大,自愈能量减小,自愈面积和自愈持续时间减小,在这种情况下,电弧易熄灭,降低了电容量损失,提高了电容器工作可靠性。     

应用于DC-Link电容器的金属化膜自愈特性分析

金属化DC-Link电容器较传统电解电容器具有很多优势,如何减少金属化膜电容器在自愈过程中的电容量衰减是一个重要研究课题。文章分析了金属化电容器自愈特性,研究了自愈特性与压强关系,通过自愈特性试验,结果表明压强的增大可减少自愈能量、优化自愈性能、减少自愈面积,对提升DC-Link电容器的性能具有指导意义。     

应用于DC-Link电容器的金属化膜自愈特性分析

金属化DC-Link电容器较传统电解电容器具有很多优势,如何减少金属化膜电容器在自愈过程中的电容量衰减是一个重要研究课题。文章分析了金属化电容器自愈特性,研究了自愈特性与压强关系,通过自愈特性试验,结果表明压强的增大可减少自愈能量、优化自愈性能、减少自愈面积,对提升DC-Link电容器的性能具有指导意义。     

一种新结构自愈式高储能密度脉冲电容器的实验研究

研制了一种金属化膜脉冲电容器。通过采用内串结构、选择合适的金属膜方阻值,提高了电容器的储能密度。而通过改变金属膜方阻值的大小以及对电极端部的加厚处理进行改进,在保持其储能密度一定的情况下,有效延长了电容器的使用寿命。寿命试验表明,单个元件喷金层的脱落是造成电容器失效及寿命缩短的主要原因,而外层薄膜自愈严重及其中轴处的横贯内外层的自愈是造成单支元件电容量下降的主要原因。     

金属化膜电容器研究进展

金属化膜电容器是脉冲功率系统广泛使用的储能器件,具有储能密度高和可靠性好等特点。文中介绍高储能密度金属化膜电容器关键技术的研究进展。结合金属化膜自愈特性的研究,提出自愈性能优化方法;研究电容器的泄漏特性,提出导致高储能密度电容器电压下降的原因有薄膜体积泄漏和松弛极化效应,研究表明松弛极化效应是主要因素;分析影响电容器通流能力的主要限制性因素;研制出的高储能密度电容器储能密度达到2.7 MJ/m3,寿命大于850次。     

交流电压条件下温度对金属化膜自愈特性影响规律研究

将具备自愈能力的金属化膜电容器应用于电力系统中,能够减少事故的发生,提高安全可靠性。在此基础上,需要克服的困难主要是自愈失败导致的元件彻底击穿和自愈过程的金属层蒸发造成的电容量损失。这两者与金属化膜的自愈特性有着极大的关联。相对于直流电压条件下运行的脉冲电容器,交流电压条件下运行的电力电容器具备较高的运行温度,因此有必要对金属化膜在不同温度下的自愈特性进行研究。搭建自愈特性测试平台,在金属化膜上施加不同的温度,使用电测法测量电压、电流波形,以此得出自愈电压、自愈电流、自愈持续时间和自愈能量。结果表明:温度的升高会使自愈电流、自愈持续时间和自愈能量减小。     

交流高压金属化膜电容器温升特性和优化设计

金属化膜电容器具有自愈特性,可用于较高的工作场强,具有较高的工作稳定性和储能密度。目前,金属化膜电容器在低压交直流滤波、脉冲放电领域已得到较为广泛的应用。而高压交流滤波领域目前还应用较少。文中的研究对象为应用于交流无功补偿场合的金属化膜电容器。由于温度过高会影响电容器运行稳定性和使用寿命,因此有必要对其运行时的温升特性进行研究,并基于降低电容器内部温升对其进行优化设计。分析了电容器内部的热传导过程,计算了电容器内部发热和表面散热,建立有限元仿真模型,对其在通过交流电流的情况下的内部温升进行了计算,并通过实验验证了计算模型的正确性。在此基础上,对电容器的结构和参数进行了优化设计。研究结果表明:在合适的范围内采用较厚的金属化膜,较小的膜宽和元件喷金端对外壳大面摆放有利于降低电容器内部温升。     

超高直流电场作用下金属化膜电容器的老化特性

为揭示超高直流电场作用下金属化膜电容器的老化特性，对电容器设备及其介质材料进行了研究。基于电容器的实际运行工况，对特殊设计的电容器元件在60℃下分别开展了直流场强为0En、1.4En、1.5En与1.6En的老化试验。对老化中的电容器元件电容量和老化失效后的基膜（双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜）进行测试。结果表明：电容器失效机理与老化电场有关，存在阈值电场。当老化电场低于阈值电场时，电容器发生长期失效，受到薄膜性能劣化的影响电容量降低，薄膜的电气强度随分子链段运动活化能的降低而降低；当老化电场高于阈值电场时，电容器发生短期故障，极高的电应力使薄膜介质原有的电弱点迅速击穿，自愈面积快速增大，设备寿命大幅缩短。     

HVDC用干式直流滤波电容器通流性能研究

直流滤波电容器运行于直流输电系统直流侧,长期耐受系统直流电压并吸收谐波电流。对于金属化膜电容器,电容器中流过谐波电流时,会引起电容器内部温度升高使得介质加速老化,引起电容器寿命下降。针对拟设计的圆柱形干式直流滤波电容器,对其均方根电流通流能力进行理论计算分析,并通过计算分析影响电容器通流能力的因素,为干式直流滤波电容器参数设计提供参考。     

叠片式结构的干式金属化电力电容器

薄膜电容器有卷绕式和叠片式两种元件结构,叠片式结构的元件,基本没有内应力,膜层间一致性好,长期使用性能不变化。文章介绍一种新的提高切面耐压的叠片元件结构,并经样品元件的试验,结果表明新的叠片式金属化薄膜电容器的切面耐压明显提高,寿命试验结果性能良好。如何提高叠片式元件工作场强、工作电压以及做大元件尺寸是生产电力电容器必须要解决的问题。     

Numerically established correlation in electrical responses ofpolymer film capacitors to ac and pulsed voltages

In this paper, an equivalent circuit model is used to simulate electrical responses of metalized polymer film capacitors to either ac voltage or pulsed voltage stresses, in particular electric field induced on the electrode coating surface and power dissipation within the film capacitor. Electrode segmentation patterns are taken into consideration by means of arrays of interconnected lumped surface resistors, and the film capacitance is modeled by a set of shunt capacitors distributed across the length of the capacitor film. Voltage magnitude and waveform characteristics are studied in great detail for their effects on surface electric field and power dissipation. Through numerical examples, surface electric field and dissipated power induced by one type of external stress (ac or pulsed) at one frequency are shown to correlate with those at a different frequency. Further correlation is also established to relate surface field and dissipated power induced by one type stress (e.g. ac) to those by the other (pulsed), provided the waveform. characteristics of the two different stresses are specifically related. These numerically established correlations can permit significant reduction in development time of metalized film capacitors     

金属化薄膜电容器的最新发展动态

根据大容量直流电容器新的市场需求,通过对电解电容、超级电容和金属化薄膜电容的性能比较分析,认为在中、高压范围内金属化薄膜电容器性能、寿命、可靠性等方面优势明显,已经逐步替代铝电解电容,介绍应用例子和产品发展趋势,并期待着国产金属化薄膜大容量直流电容器能尽快缩短与先进国家产品的差距.     

金属化电容器产品的可靠性研究

本文将结合浴盆曲线的 3个阶段对金属化电容器的可靠性进行讨论。使用失效率直方图辨识产品失效模式。并针对不同的失效模式给出相应措施和建议。分析过程中介绍了威布尔分布的金属化电容器寿命数据处理方法和威布尔分布参数点估计的 GLUE方法。另外 ,为描述电容器老化引用了应力加速老化模型     

金属化电容器产品的可靠性研究

本文将结合溶盆曲线的3个阶段对金属化电容器的可靠性进行讨论。使用失效率直方图辨识产品失效模式。并针对不同的失效模式给出相应措施和建议。分析过程中介绍了威布尔分布的金属化电容器寿命数据处理方法和威布尔分布参数点估计的GLUE方法。另外,为描述电容器老化引用了应力加速老化模型。     

利用T型性能退化试验的金属化膜电容器可靠性评估

金属化膜电容器具有长寿命、高可靠性等特点,因此传统的基于大样本寿命试验数据的统计推断方法在其寿命与可靠性评估中存在困难。为了更加有效地评估金属化膜电容器的寿命与可靠性,提出了一种T型性能退化试验设计方法,该方法将性能退化试验分为若干阶段,每个阶段中参与的电容器个数依次递减,直至极少量电容器完成较长时间的性能退化试验。然后,给出了基于T型性能退化试验数据的可靠性评估方法。最后,结合激光装置能源系统的可靠性评估工作给出了一个应用实例,得到了该型电容器的寿命以及进行10000次和20000次充放电试验后电容器可靠度的点估计与区间估计。结果表明所提出的试验方法在试验样品数、试验时间和试验费用之间较好地取得了一个平衡点,更加有效地评估了金属化膜电容器的寿命与可靠性。     

电动汽车用大容量薄膜电容器性能的试验研究

利用薄膜电容器具有的单体工作电压高,结构简单,成本低等特点研制了大容量薄膜电容器样机系统,经过对其静电容量、等效串联内阻和自放电等几个重要性能的试验研究,证明大容量薄膜电容器系统可以作为电动汽车快速吸收制动再生能量和大功率放电的辅助动力源使用。