逆變器中能量緩衝器的電容選型原則
發布時間:2012-06-11 來源:Vishay
中心議題:
太陽能逆變器在太陽能電池板和主電網之間扮演著接口的角色。如圖1所示,在太陽能逆變器內部會發生兩個功率過程。一個DC/DC轉換器控製著太陽能電池板的工作點,使之達到最大的功率輸出。DC/ACzhuanhuanbazhebufengonglvshusongdaozhudianwang,tongshizhixingzhudianwangyunyingshangshelidegezhongguankongguize。nenglianghuanchongqihuixishoudiaolianggezhuanhuanqizhijiangonglvliudechazhi。chenggongshixianzhegeguochengzaihendachengdushangqujueyunenglianghuanchongqixuanzededianrongqi。benwenjieshaolezaibomodianrongqihelvdianrongqizhijianruhejinxingqushe,yijizaixuanzeyigehuoqitadianrongqishixuyaokaolvdeyinsu。 
圖1:太陽能逆變器功能框圖
通tong過guo安an裝zhuang能neng量liang緩huan衝chong器qi,你ni可ke以yi把ba從cong太tai陽yang能neng電dian池chi板ban汲ji取qu最zui大da功gong率lv,同tong如ru何he把ba這zhe種zhong能neng量liang注zhu入ru到dao主zhu輸shu配pei電dian係xi統tong這zhe兩liang件jian事shi分fen開kai處chu理li。而er且qie,這zhe麼me做zuo會hui降jiang低di設she計ji的de複fu雜za度du。
能(neng)量(liang)緩(huan)衝(chong)器(qi)的(de)大(da)小(xiao)是(shi)由(you)需(xu)要(yao)儲(chu)存(cun)能(neng)量(liang)的(de)多(duo)少(shao)決(jue)定(ding)的(de),能(neng)量(liang)的(de)多(duo)少(shao)取(qu)決(jue)於(yu)太(tai)陽(yang)能(neng)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)功(gong)率(lv)等(deng)級(ji),以(yi)及(ji)儲(chu)存(cun)和(he)釋(shi)放(fang)能(neng)量(liang)這(zhe)兩(liang)個(ge)過(guo)程(cheng)之(zhi)間(jian)的(de)長(chang)短(duan)。可(ke)供(gong)參(can)考(kao)的(de)是(shi),如(ru)果(guo)時(shi)間(jian)差(cha)小(xiao)於(yu)1秒鍾,使用薄膜容器或鋁電容器都沒問題。如果時間超過1秒鍾,你就應該考慮使用一個化學雙層電容器或電池組。但這兩種技術都要求每個電池單元的電壓在1V至4V之zhi間jian。接jie到dao主zhu電dian網wang需xu要yao的de電dian壓ya等deng級ji更geng高gao,要yao求qiu把ba幾ji個ge電dian池chi連lian成cheng一yi串chuan,因yin此ci就jiu需xu要yao增zeng加jia用yong來lai保bao持chi平ping衡heng的de電dian子zi器qi件jian。由you於yu驅qu動dong電dian池chi或huo電dian化hua學xue雙shuang層ceng電dian容rong器qi單dan元yuan有you一yi些xie特te殊shu要yao求qiu,這zhe種zhong功gong能neng通tong常chang是shi由you一yi個ge獨du立li的de功gong率lv電dian子zi模mo塊kuai來lai實shi現xian的de,對dui模mo塊kuai的de詳xiang細xi介jie紹shao超chao出chu了le本ben文wen的de討tao論lun範fan疇chou。
bomodianrongqihelvdianrongqiyouyixieshiyongxianzhi,huiyingxiangdaotaiyangnengnibianqidefuwushouminghekekaoxing。yincinixuyaoxiangxiliejuzaichangshijiangongzuotiaojianxiadebianhuaqingkuang,zhongyaocanshushiqijianhuanjingwendu、工作電壓、紋波電流和持續時間。
薄膜電容VS鋁電容
薄膜電容是一種理想的電容器。這種電容器的容量不會隨著溫度而顯著變化,在充電/放電(紋波電流)時(shi)幾(ji)乎(hu)不(bu)會(hui)發(fa)熱(re)。由(you)於(yu)電(dian)容(rong)器(qi)結(jie)構(gou)的(de)原(yuan)因(yin),對(dui)於(yu)電(dian)流(liu)回(hui)路(lu)來(lai)說(shuo)是(shi)短(duan)路(lu),因(yin)此(ci)電(dian)感(gan)很(hen)低(di),使(shi)其(qi)能(neng)用(yong)在(zai)很(hen)寬(kuan)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei),通(tong)常(chang)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)數(shu)兆(zhao)赫(he)茲(zi)。
鋁電容器的問題要多一些。細孔加上導電性一般電解液,使這種電容器的容值會隨著溫度和頻率而發生變化。在鋁和紙/電解液組合結構中產生歐姆損耗,以及在不完美的氧化物層中會產生與頻率相關的損耗,使電容器在充電/放的時候會發熱,限製了電容器的紋波電流處理能力。
最zui後hou還hai有you一yi點dian尤you其qi重zhong要yao,由you於yu電dian解jie液ye會hui與yu電dian容rong器qi中zhong的de其qi他ta材cai料liao發fa生sheng化hua學xue反fan應ying,特te性xing過guo一yi段duan時shi間jian後hou會hui發fa生sheng變bian化hua,使shi電dian容rong器qi達da到dao使shi用yong壽shou命ming後hou失shi效xiao率lv會hui增zeng高gao。由you於yu化hua學xue反fan應ying的de速su度du隨sui電dian容rong器qi溫wen度du的de降jiang低di而er降jiang低di,需xu要yao根gen據ju太tai陽yang能neng逆ni變bian器qi的de工gong作zuo狀zhuang況kuang計ji算suan電dian容rong器qi的de壽shou命ming。
如果在薄膜電容器中出了什麼問題,比如電介質擊穿或是碰到一個非常高的電流脈衝(高dU/dt),金屬化層或是連到金屬化層的觸點就會被破壞。最後,薄膜電容器會變成開路狀態。
如果鋁電容器中出了什麼問題,結果更難預料。由於電介質擊穿導致的接頭損壞,表現出來的結果可以是短路、開(kai)路(lu),或(huo)是(shi)中(zhong)間(jian)的(de)什(shen)麼(me)狀(zhuang)態(tai),比(bi)如(ru)泄(xie)漏(lou)電(dian)流(liu)會(hui)增(zeng)高(gao)如(ru)果(guo)鋁(lv)電(dian)容(rong)器(qi)過(guo)熱(re),而(er)且(qie)還(hai)連(lian)到(dao)電(dian)源(yuan)上(shang),其(qi)溫(wen)度(du)會(hui)升(sheng)到(dao)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)沸(fei)點(dian)以(yi)上(shang),大(da)概(gai)能(neng)達(da)到(dao)200 ℃。所產生的內部壓力會使泄壓裝置打開,電解液會流出來,卷繞層會變幹。
薄膜電容器與鋁電容器的設計要點
當(dang)需(xu)要(yao)在(zai)兩(liang)種(zhong)技(ji)術(shu)中(zhong)間(jian)進(jin)行(xing)選(xuan)擇(ze)時(shi),性(xing)能(neng)並(bing)不(bu)是(shi)全(quan)部(bu)考(kao)慮(lv)因(yin)素(su),元(yuan)件(jian)的(de)尺(chi)寸(cun)也(ye)很(hen)重(zhong)要(yao),價(jia)格(ge)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)因(yin)素(su)。要(yao)始(shi)終(zhong)牢(lao)記(ji)的(de)是(shi)薄(bo)膜(mo)電(dian)容(rong)和(he)鋁(lv)電(dian)容(rong)器(qi)如(ru)何(he)達(da)到(dao)預(yu)期(qi)的(de)效(xiao)果(guo)?
鋁電容器的空間效率肯定比薄膜電容要高。高一個470 μF/450 V鋁電容器的體積隻有一個470μF/450 V薄膜電容的15%。
另一方麵,鋁電容壽命有限,損耗更大。對於一個要求能工作20年或高功率等級的太陽能逆變器,薄膜電容器因其具有更低的損耗和無限的壽命,是更佳的選擇。
僅就元件成本而言,鋁電容器占有絕對優勢,同樣是470μF/450 V,薄膜電容器的成本是相對應的鋁電容器的5beishenzhigengduo。raner,lvdianrongqiyibanxuyaoewaidebaohudianlu。xiangfan,bomodianrongqijihubuxuyaoyonglaifangzhifashengguzhangdewaiweiyuanjian。youqishigaogonglvdengjidetaiyangnengnibianqi,nenggouchulifarewentidedianrongqishigengjiaxuanze,yinweizheyangyouzhuyudadajiangdichengben,lirubuxuyaoyongshuilailengqueyuanqijian。 
圖2:采用鋁電解電容的太陽能逆變器
xuanzetaiyangnengnibianqizhongnenglianghuanchongqidejishukebushiyijianjiandandeshiqing。nixuyaokaolvhenduoyinsu,zhexieyinsukenengshejidaoyuanqijianxingweideyixiexijiewenti。yinci,mingzhidexuanzeshizhaoyigejingyanfengfudegongyingshang,zaishejiguochengdechuqijiuchongfenliyonggongyingshangdeshejizhuanchang,quebaonisuoxuanzedejishunenggouzuizhongmanzunidesuoyouxuqiu。
- 根據能量緩衝器的需求在薄膜電容器和鋁電解電容器之間進行取舍
太陽能逆變器在太陽能電池板和主電網之間扮演著接口的角色。如圖1所示,在太陽能逆變器內部會發生兩個功率過程。一個DC/DC轉換器控製著太陽能電池板的工作點,使之達到最大的功率輸出。DC/ACzhuanhuanbazhebufengonglvshusongdaozhudianwang,tongshizhixingzhudianwangyunyingshangshelidegezhongguankongguize。nenglianghuanchongqihuixishoudiaolianggezhuanhuanqizhijiangonglvliudechazhi。chenggongshixianzhegeguochengzaihendachengdushangqujueyunenglianghuanchongqixuanzededianrongqi。benwenjieshaolezaibomodianrongqihelvdianrongqizhijianruhejinxingqushe,yijizaixuanzeyigehuoqitadianrongqishixuyaokaolvdeyinsu。

圖1:太陽能逆變器功能框圖
通tong過guo安an裝zhuang能neng量liang緩huan衝chong器qi,你ni可ke以yi把ba從cong太tai陽yang能neng電dian池chi板ban汲ji取qu最zui大da功gong率lv,同tong如ru何he把ba這zhe種zhong能neng量liang注zhu入ru到dao主zhu輸shu配pei電dian係xi統tong這zhe兩liang件jian事shi分fen開kai處chu理li。而er且qie,這zhe麼me做zuo會hui降jiang低di設she計ji的de複fu雜za度du。
能(neng)量(liang)緩(huan)衝(chong)器(qi)的(de)大(da)小(xiao)是(shi)由(you)需(xu)要(yao)儲(chu)存(cun)能(neng)量(liang)的(de)多(duo)少(shao)決(jue)定(ding)的(de),能(neng)量(liang)的(de)多(duo)少(shao)取(qu)決(jue)於(yu)太(tai)陽(yang)能(neng)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)功(gong)率(lv)等(deng)級(ji),以(yi)及(ji)儲(chu)存(cun)和(he)釋(shi)放(fang)能(neng)量(liang)這(zhe)兩(liang)個(ge)過(guo)程(cheng)之(zhi)間(jian)的(de)長(chang)短(duan)。可(ke)供(gong)參(can)考(kao)的(de)是(shi),如(ru)果(guo)時(shi)間(jian)差(cha)小(xiao)於(yu)1秒鍾,使用薄膜容器或鋁電容器都沒問題。如果時間超過1秒鍾,你就應該考慮使用一個化學雙層電容器或電池組。但這兩種技術都要求每個電池單元的電壓在1V至4V之zhi間jian。接jie到dao主zhu電dian網wang需xu要yao的de電dian壓ya等deng級ji更geng高gao,要yao求qiu把ba幾ji個ge電dian池chi連lian成cheng一yi串chuan,因yin此ci就jiu需xu要yao增zeng加jia用yong來lai保bao持chi平ping衡heng的de電dian子zi器qi件jian。由you於yu驅qu動dong電dian池chi或huo電dian化hua學xue雙shuang層ceng電dian容rong器qi單dan元yuan有you一yi些xie特te殊shu要yao求qiu,這zhe種zhong功gong能neng通tong常chang是shi由you一yi個ge獨du立li的de功gong率lv電dian子zi模mo塊kuai來lai實shi現xian的de,對dui模mo塊kuai的de詳xiang細xi介jie紹shao超chao出chu了le本ben文wen的de討tao論lun範fan疇chou。
bomodianrongqihelvdianrongqiyouyixieshiyongxianzhi,huiyingxiangdaotaiyangnengnibianqidefuwushouminghekekaoxing。yincinixuyaoxiangxiliejuzaichangshijiangongzuotiaojianxiadebianhuaqingkuang,zhongyaocanshushiqijianhuanjingwendu、工作電壓、紋波電流和持續時間。
薄膜電容VS鋁電容
薄膜電容是一種理想的電容器。這種電容器的容量不會隨著溫度而顯著變化,在充電/放電(紋波電流)時(shi)幾(ji)乎(hu)不(bu)會(hui)發(fa)熱(re)。由(you)於(yu)電(dian)容(rong)器(qi)結(jie)構(gou)的(de)原(yuan)因(yin),對(dui)於(yu)電(dian)流(liu)回(hui)路(lu)來(lai)說(shuo)是(shi)短(duan)路(lu),因(yin)此(ci)電(dian)感(gan)很(hen)低(di),使(shi)其(qi)能(neng)用(yong)在(zai)很(hen)寬(kuan)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei),通(tong)常(chang)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)數(shu)兆(zhao)赫(he)茲(zi)。
鋁電容器的問題要多一些。細孔加上導電性一般電解液,使這種電容器的容值會隨著溫度和頻率而發生變化。在鋁和紙/電解液組合結構中產生歐姆損耗,以及在不完美的氧化物層中會產生與頻率相關的損耗,使電容器在充電/放的時候會發熱,限製了電容器的紋波電流處理能力。
最zui後hou還hai有you一yi點dian尤you其qi重zhong要yao,由you於yu電dian解jie液ye會hui與yu電dian容rong器qi中zhong的de其qi他ta材cai料liao發fa生sheng化hua學xue反fan應ying,特te性xing過guo一yi段duan時shi間jian後hou會hui發fa生sheng變bian化hua,使shi電dian容rong器qi達da到dao使shi用yong壽shou命ming後hou失shi效xiao率lv會hui增zeng高gao。由you於yu化hua學xue反fan應ying的de速su度du隨sui電dian容rong器qi溫wen度du的de降jiang低di而er降jiang低di,需xu要yao根gen據ju太tai陽yang能neng逆ni變bian器qi的de工gong作zuo狀zhuang況kuang計ji算suan電dian容rong器qi的de壽shou命ming。
如果在薄膜電容器中出了什麼問題,比如電介質擊穿或是碰到一個非常高的電流脈衝(高dU/dt),金屬化層或是連到金屬化層的觸點就會被破壞。最後,薄膜電容器會變成開路狀態。
如果鋁電容器中出了什麼問題,結果更難預料。由於電介質擊穿導致的接頭損壞,表現出來的結果可以是短路、開(kai)路(lu),或(huo)是(shi)中(zhong)間(jian)的(de)什(shen)麼(me)狀(zhuang)態(tai),比(bi)如(ru)泄(xie)漏(lou)電(dian)流(liu)會(hui)增(zeng)高(gao)如(ru)果(guo)鋁(lv)電(dian)容(rong)器(qi)過(guo)熱(re),而(er)且(qie)還(hai)連(lian)到(dao)電(dian)源(yuan)上(shang),其(qi)溫(wen)度(du)會(hui)升(sheng)到(dao)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)沸(fei)點(dian)以(yi)上(shang),大(da)概(gai)能(neng)達(da)到(dao)200 ℃。所產生的內部壓力會使泄壓裝置打開,電解液會流出來,卷繞層會變幹。
薄膜電容器與鋁電容器的設計要點
當(dang)需(xu)要(yao)在(zai)兩(liang)種(zhong)技(ji)術(shu)中(zhong)間(jian)進(jin)行(xing)選(xuan)擇(ze)時(shi),性(xing)能(neng)並(bing)不(bu)是(shi)全(quan)部(bu)考(kao)慮(lv)因(yin)素(su),元(yuan)件(jian)的(de)尺(chi)寸(cun)也(ye)很(hen)重(zhong)要(yao),價(jia)格(ge)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)因(yin)素(su)。要(yao)始(shi)終(zhong)牢(lao)記(ji)的(de)是(shi)薄(bo)膜(mo)電(dian)容(rong)和(he)鋁(lv)電(dian)容(rong)器(qi)如(ru)何(he)達(da)到(dao)預(yu)期(qi)的(de)效(xiao)果(guo)?
鋁電容器的空間效率肯定比薄膜電容要高。高一個470 μF/450 V鋁電容器的體積隻有一個470μF/450 V薄膜電容的15%。
另一方麵,鋁電容壽命有限,損耗更大。對於一個要求能工作20年或高功率等級的太陽能逆變器,薄膜電容器因其具有更低的損耗和無限的壽命,是更佳的選擇。
僅就元件成本而言,鋁電容器占有絕對優勢,同樣是470μF/450 V,薄膜電容器的成本是相對應的鋁電容器的5beishenzhigengduo。raner,lvdianrongqiyibanxuyaoewaidebaohudianlu。xiangfan,bomodianrongqijihubuxuyaoyonglaifangzhifashengguzhangdewaiweiyuanjian。youqishigaogonglvdengjidetaiyangnengnibianqi,nenggouchulifarewentidedianrongqishigengjiaxuanze,yinweizheyangyouzhuyudadajiangdichengben,lirubuxuyaoyongshuilailengqueyuanqijian。

圖2:采用鋁電解電容的太陽能逆變器
xuanzetaiyangnengnibianqizhongnenglianghuanchongqidejishukebushiyijianjiandandeshiqing。nixuyaokaolvhenduoyinsu,zhexieyinsukenengshejidaoyuanqijianxingweideyixiexijiewenti。yinci,mingzhidexuanzeshizhaoyigejingyanfengfudegongyingshang,zaishejiguochengdechuqijiuchongfenliyonggongyingshangdeshejizhuanchang,quebaonisuoxuanzedejishunenggouzuizhongmanzunidesuoyouxuqiu。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 從機械執行到智能互動:移遠Q-Robotbox助力具身智能加速落地
- 品英Pickering將亮相2026航空電子國際論壇,展示航電與電池測試前沿方案
- 模擬芯片設計師的噩夢:晶體管差1毫伏就廢了,溫度升1度特性全飄
- 3A大電流僅需3x1.6mm?意法半導體DCP3603重新定義電源設計
- 芯科科技Tech Talks與藍牙亞洲大會聯動,線上線下賦能物聯網創新
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索



