逆變系統直流支撐電容器的應用

在現代電力電子行業中，整流以及逆變電源系統得到了長足的發展。而在此電源系統中，直流支撐電容器的作用是防止因負載的突變造成直流母線以及電容器本身的寄生電感產生感生電動勢而導致直流母線電壓大幅度突變。本文主要介紹金屬化薄膜直流支撐電容器本身的雜散電感的減小方案以及產品內部電流分布方案的探討。目的是最終使得DC-Link電容器產品具有較低的發熱損耗以及比較均勻的溫度分布。

2、原理簡述

直流支撐電容器(即DC-Link電容器)在電力系統中的典型應用電路如圖1所示，圖中Ls為系統連線的寄生電感。

圖 1

在此應用場合中，可以視IGBT逆變器為整流電路的負載，此開關器件負載具有突變電流，而根據公式(1)可知V=L×di/dt-----------------------(1)突變電流在電感的作用下，將會產生一個感生電動勢，當電路以及電容器產品本身雜散電感影響下，此感生電動勢可能會達到數十甚至成上千伏，如此之高的突變電壓將會對系統造成嚴重干擾，甚至損壞系統。而直流支撐電容器的作用就是利用電容器電壓不能突變及電容器容抗隨頻率的升高而降低的特性，在一個很寬的頻帶范圍內為系統提供低阻抗通道，從而降低直流母線的交流阻抗。根據公式(2)

由上式可知，電容器的阻抗不僅與電容量有關，同時還與等效串聯電阻、雜散電感、系統頻率有關。