铝电解电容器特点以及电解电容在新能源领域的应用

发布时间:2019-5-17

引言:太阳能作为一种新能源,能为我们的生活提供清洁无污染的能源。由于光伏发电系统产生的电流为直流电,但民用电力以交流供电为主,且太阳能发电最终将走向并网运行,这就意味着太阳能发电必须通过逆变器将直流电转换为交流电来驱动家用电器等负载。因此,逆变器在太阳能发电系统中具有举足轻重的作用。

铝电解电容器的性能特点

同其它类别的电容器相比,铝电解电容器的优越性表现在以下几个方面:

(1)单位体积所具有的电容量特别大。工作电压越低,这方面的特点愈加突出,因此,特别适应电容器的小型化和大容量化。例如,CD26型低压大容量铝电解电容器的比容量约为300μF/cm3,而其它在小型化方面也颇具特色的金属化纸介电容器的低压片式陶瓷电容器的比容量一般不会超过2μF/cm3。

铝电解电容器
(2)铝电解电容器在工作过程中具有“自愈”特性。所谓“自愈”特性是指介质氧化膜的疵点或缺陷在电容器工作过程中随时可以得到修复,恢复其应具有的绝缘能力,避免招致电介质的雪崩式击穿。

(3)铝电解电容器的介质氧化膜能够承受非常高的电场强度。在铝电解电容器的工作过程中,介质氧化膜承受的电场强度约为600kV/mm,这一数值是纸介电容器的30多倍。

(4)可以获得很高的额定静电容量。低压铝电解电容器能够非常方便地获得数千乃至数万微法的静电容量。一般来说,电源滤波、交流旁路等用途所需的电容器只能选用电解电容器。

铝电解电容器也有以下显著缺点:

(1)绝缘性能较差。可以这样说,铝电解电容器是所有类别的电容器中绝缘性能最差的。对铝电解电容器而言,通常采用漏电流来表征其绝缘性能,高压大容量铝质电解电容器的漏电流可达1mA以下。

(2)损耗因子较大,低压铝电解电容器的DF通常在10%以上。

(3)铝电解电容器的温度特性及频率特性均较差。

(4)铝电解电容器具有极性。使用在电子线路中时,铝电解电容器的阳极要接电路中的电位高的点,阴极接电位低的点,才可能正常发挥电气功能。如果接反了,电容器的漏电流急剧增大,芯子严重发热,导致电容器失效,并有可能燃烧爆炸,损害线路板上的其它器件。

(5)工作电压有一定的上限。根据铝电解电容器介质氧化膜的特殊生成手段,其最高工作电压一般为500V,且发展潜力十分有限;而对其它非化学电容器而言,只要适当加厚其电介质的厚度,理论上的工作电压可以达到任意上限值。

(6)铝电解电容器的性能容易劣化。使用经过长期存放的铝电解电容器,不宜突然施加额定工作电压,而应逐渐升压至额定电压。

(7)传统铝电解电容器由于采用电解液作为阴极,在片式化方面存在较大的障碍,故其片式化进程落后于陶瓷电容器及金属化薄膜电容器。

逆变器的主要功能是将电源的可变直流电压输入转变为无干扰的交流正弦波输出,既可供设备使用,也可反馈给电网。

一、太阳能发电对光伏逆变器的要求

对于熟悉功率管理的工程师而言,设计太阳能发电系统的逆变器有什么要点需要额外注意?首先,就现有光伏系统逆变器的使用情况来看,它们一般只能使用5到10年,而光伏电池板的使用寿命长达25年,逆变器成为光伏系统中可靠性最低的组件。ir的albertoguerra提出,设计师必须考虑光伏系统逆变器的使用寿命。太阳能逆变技术业界对于产品寿命有很高的期望,一般都能保证20至25年的使用期,因此特别着重每种元件的可靠性。

二、提高光伏逆变器寿命的关键

决定光伏逆变器的寿命为其各元件的可靠性,尽管半导体元件通常都达到这种可靠性水平,但对于无源元件来说却有可能是一个挑战,特别是电解电容器。电解电容器的可靠性提高成为了提高光伏逆变器可靠性的关键之一。

三、电解电容器在光伏逆变器中的作用

光伏逆变器可看成是用直流电源供电的特殊用途的变频器,输出频率为50hz或与电网同步的50hz。也就没有整流器产生的整流电路的电流脉冲,这样直流母线上的电容器的功能为直流母线电容器或者成为“dc-link”电容器,其作用为吸收由逆变器产生的开关频率极高次谐波电流和输出频率的三倍频电流和高次谐波电流。

四、光伏逆变器对电解电容器的要求

1.高电压

一般大功率的光伏逆变器,将转化后的交流电直接并入高压电网中,但从安规角度考虑,光伏电池组的输出电压一般不高于900v,可以选择两只450v电解电容器串联,但为了提高安全性,可以选择2只500v电解电容器串联。所以需要高电压等级的电容器来减少电容器的串接而提高可靠性。

2.高耐纹波能力

一般光伏逆变器流过电容器的电流为逆变器输出电流有效值的0.44倍。如光伏逆变器的输出电压为线电压250v,每输出1kw功率对应的输出电流约2.54a,流过直流母线电容器的电流为1.12a。100kw光伏逆变器的直流母线电容器需要流过112a有效值电流,所选择的电容器的额定电流不应低于这个数值。如果一只电解电容器的额定电流不能满足要求,要选择多只电解电容器并联方式获得所需要的电流值。所以要求单只高耐纹波能力的电解电容器来减少电解电容器的并联数量,提高整体可靠性。

3.长寿命

在太阳能发电系统中光伏电池板的使用寿命长达25年,而逆变器成为光伏系统一般只能使用5到10年,所以太阳能发电系统对光伏逆变系统的寿命要求为25年的水平。对于无源元件电解电容器,它的负极为电解液,会随着使用时间的增长慢慢干涸而失效。这势必需要电解电容器行业制造出更长寿命的电解电容器来符合光伏逆变器的要求。

五、bit的电解电容器

上海一点点电子科技有限公司是一家专注于螺栓型铝电解电容器制造10多年的公司。经过3年多的研发,对电解液的配方进行改良,电解液中的重要化学药品采用日本进口药品,成功研发出高性能的电解液。经过可靠性试验完全符合新能源领域要求的长寿命,高纹波,高电压。终于2011年初推出了新能源领域应专用系列es6和el20。

目前市场上的长寿命型的铝电解电容器为85℃、5000小时,而bit的es6系列在相同条件下能保证85℃、6000小时寿命,且耐纹波能力为普通长寿命型的1.7倍,提高了电解电容器的寿命和耐纹波能力,符合了普通光伏逆变器对电容器的要求。bit的el20超长寿命型电解电容器更是达到了85℃、20000小时寿命,耐纹波能力是普通长寿命型的1.9倍,完全能够满足光伏逆变器的长寿命的需要,能大幅度提高光伏逆变器的可靠性水平,符合太阳能发电系统的要求。随着新能源领域不及其相关行业的不断进步,相信太阳能发电技术也会高速发展,太阳能发电系统的可靠性会不断提高。我们bit人愿意与大家一起努力为新能源的发展提供更高规格的电解电容器,为建设绿色地球贡献绵薄之力。

电解电容器电解电容器的内部有储存电荷的电解质材料,分正、负极性,类似于电池,不可接反。正极为粘有氧化膜的金属基板,负极通过金属极板与电解质(固体和非固体)相连接。

电解电容器纸,又称电容器隔膜纸,它在电解电容器的阳极和阴极铝箔之间起隔离、绝缘作用。电解电容器纸的质量越好,越能满足电容器耐压、低阻抗、损耗小的要求。

无极性(双极性)电解电容器采用双氧化膜结构,类似于两只有极性电解电容器将两个负极相连接后构成,其两个电极分别为两个金属极板(均粘有氧化膜)相连,两组氧化膜中间为电解质。有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波,退耦(ǒu)、信号耦合及时间常数设定、隔直流灯作用。无极性电解电容器通常用于音响分频器电路、电视机s校正电路及单相发动机的起动电路。

电解电容器的工作电压为6.3v、10v、16v、25v、35v、50v、63v、80v、100v、160v、200v、300v、400v,工作温度为-40°~+105℃(6.3~100v)、-40~+85℃(100v以上),特点是容量大、体积大、有极性,一般用于直流电路中作滤波、整流。目前最常用的电解电容器有铝电解电容器和钽电解电容器。

铝电解电容器
对于电容器的认识,相信大家都有所了解了。但对于铝电解电容器的认识呢,不知道大家是否有了解呢?氧传感器的结构和性能都有哪些特点呢?下面将与大家重点讲解铝电解电容器的相关特点方面知识。

铝电解电容器的芯子是由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔、电解纸等4层重迭卷绕而成;芯子含浸电解液后,用铝壳和胶盖密闭起来构成一个电解电容器。同其它类型的电容器相比,铝电解电容器在结构上表现出如下明显的特点:

(1)铝电解电容器的工作介质为通过阳极氧化的方式在铝箔表面生成一层极薄的三氧化二铝(Al2O3),此氧化物介质层和电容器的阳极结合成一个完整的体系,两者相互依存,不能彼此独立;我们通常所说的电容器,其电极和电介质是彼此独立的。

(2)铝电解电容器的阳极是表面生成Al2O3介质层的铝箔,阴极并非我们习惯上认为的负箔,而是电容器的电解液。

(3)负箔在电解电容器中起电气引出的作用,因为作为电解电容器阴极的电解液无法直接和外电路连接,必须通过另一金属电极和电路的其它部分构成电气通路。

(4)铝电解电容器的阳极铝箔、阴极铝箔通常均为腐蚀铝箔,实际的表面积远远大于其表观表面积,这也是铝质电解电容器通常具有大的电容量的一个原因。由于采用具有众多微细蚀孔的铝箔,通常需用液态电解质才能更有效地利用其实际电极面积。

(5)由于铝电解电容器的介质氧化膜是采用阳极氧化的方式得到的,且其厚度正比于阳极氧化所施加的电压,所以,从原理上来说,铝质电解电容器的介质层厚度可以人为地精确控制。

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