变频器用大型铝电解电容器

3 影响大型铝电解电容器耐纹波电流能力的因素

通常情况下纹波电流Ir为

Ir=(1)

式中：α为散热系数；

Δt为电容芯包温度与环境温度差（温升）；

A为电容外表面积。

从式（1）中可知，纹波电流Ir与和成正比。散热系数α，它包括幅射散热和对流散热，它不仅与产品表面的温度差、直径大小、直立或横卧有关，而且与芯包结构、电容器内的导热情况、热流方向、芯包固定方式等密切相关。

由铝电解电容器等效电路可知

tanδ=ωCR(2)

式中：R为等效串联电阻，它由三部分所组成，即

R=R1＋R2＋R3（3）

式中：R1是氧化膜介质损耗所代表的等效串联电阻；

R3是极板、导电层的欧姆电阻以及其间的接触电阻；

R2是电解质所代表的等效串联电阻，即

R2=φ·ρ·d/2s(4)

式中：φ为电解纸的渗透系数；

ρ为工作电解液的电阻率（Ω·cm)；

d为电解纸的厚度（cm）；

s为阳极箔的外观几何尺寸（cm2）。

由以上分析可知，选用氧化膜介质损耗小的铝箔，选择渗透系数小、厚度薄的电解纸，降低工作电解液的电阻率和粘度，改进产品结构等都可明显降低产品的tanδ。通过降低tanδ，增大产品的散热系数，都可提高产品耐纹波电流的能力，从而保证产品达到寿命长等要求。

4 原材料的选用

4.1 工作电解液的研制

为满足大纹波电流、长寿命、高可靠性等要求，研制了电阻率低、闪火电压高、形成能力强、高温性能稳定的新型高性能工作电解液。

4.2 阳极箔和电解纸的选择

CDC03型产品选用了化成电压较高、氧化膜质量稳定、比容恰当的进口化成箔；选用了从NKK公司进口的高密度、薄型、耐电压高的综合性能优良的电解纸。

5 芯包结构和零部件的设计

5.1 芯包结构的设计

将阳极箔均匀分段，采用多对引线条引出和特殊芯包结构，明显地减小了极板的等效串联电阻，降低了产品的tanδ，从而提高了产品耐纹波电流的能力。

5.2 零部件的设计

设计了新型盖板和铝外壳。此新型盖板使用了性能更优的聚苯硫醚工程塑料作为主体材料，并采用了复合结构的引出螺母，设计了防爆性能更优、可靠性高、一致性好的防爆阀。

6 硬件的保障

为了保证产品具有高的可靠性、安全性及实现特殊芯包结构，信达公司斥巨资引进了大型全自动铆卷机和铝壳封口机，设计制造了特殊的老化和老化筛选设备。

7 关键工艺的研究、控制和保证

在铝箔分切时，对切割毛刺和铝箔粉尘进行了加严控制。研制了新型铆装工艺，制作了专用铆装模具。研究出了特殊的老化及老化筛选工艺。

8 产品试验情况和用户使用情况

根据以上分析，选择合适的阳极箔和电解纸，浸渍新型的工作电解液，使用新设计的零部件，采用特殊的制造工艺生产的CDC03型400V10000μFφ90×157产品，其试验情况详见表4。

表4 CDC03型400V10000μFφ90×157产品的寿命试验情况

9 建议

1）目前我国铝电解电容器的技术质量水平已经发生了质的飞跃，对于变频器用大型铝电解电容器，无论从质量上还是价格上乃至售后服务，已经和国外同类产品难分伯仲，完全可以替代进口产品。

2）在变频器设计时，建议适当考虑可靠性与冗余设计的问题，避免此类电解电容器出现早期失效。