焊机用电容器选型指引(内部培训材料)

焊机用电容器选型指引1．选型指引1.1温度等级为了在产品设计时，产品的设计温度与要求温度一一对应，把产品的使用温度划分为几个等级。

A级：120℃以上B级：105℃～120℃C级：95℃～105℃D级：85℃～95℃E级：85,70,55℃.1.2设计基本原则1．在高温下使用的产品在设计时要考虑降额使用。

2．温度超过常规使用温度时，材料上要考虑用新的材料（耐高温材料）。

3．在工艺上要注意定型效果，定型不要太紧，定型应力要均匀。

1.3产品设计规则1．A级产品用新型耐高温材料（纸或其它耐高温材料）。

2．B级产品用MPET材料，芯子结构采用箔式结构。

3．C级产品选用MPET材料或复合介质（MPET和MPP）。

热定型不要太紧。

产品降额使用。

4．D级产品选用的材料纵向收缩率不要太大。

选用MPP材料。

材料的结晶度要高。

产品散热性能要好。

5．E 级产品按常规产品设计文件附：电压温度参考曲线2.应用说明2.1 举例说明（案例1）：采用金属化薄膜电容进行的全波段的的吸收和滤波――感应加热逆变电路的应用方案2.1.1：引言感应加热电源广泛应用于金属工件表面及局部淬火、退火、电机、阀门的钎焊、钨钼和铜钨合金的烧结以及金、银的熔炼等，随着功率半导体IGBT 快速发展， 感应加热电源得到快速发展，感应加热电源工作环境比较恶劣，其负载决定了工作频率变化巨大，从而使感应加热设备的输出功率变化大，这样在选取IGBT 吸收保护电容和滤波电容尤为重要，现介绍采用金属化薄膜电容进行的全波段的的吸收和滤波的应用方案。

2.1.2: 感应加热电源的原理和典型电路图感应加热电源原理为产生交变的电流，从而产生交变的磁场，在利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。

如图1.1：502040608010070809060图1.1 感应电流图示主电路结构框图如图1.2所示：图1.2 感应加热电源主结构框图采用金属化薄膜电容进行的全波段的的吸收和滤波的感应加热电源主电路图，如图1.3所示感应加热电源的主电路图1.32.1.3：薄膜电容在主电路图的应用,举例说明：A:30KW设备C1：直流支撑电容（LL型1000uF /800VDC/）×1只C2：中高频谐波吸收（LS型50uF/800VDC/）×2只C3：高频谐波吸收（S型1uF/1200V）×2只C4：开关管上的吸收（SO 0.02uF/1200VDC）×2只C5：谐振电容（根据客户负载决定其容量及耐压值，一般可选取的规格为0.1uF~1uF;4000V AC~6000V AC）B:50KW设备C1：直流支撑电容（LL型1000uF /800VDC/）×1只C2：中高频谐波吸收（LS型100uF/800VDC/）×2只C3：高频谐波吸收（S型1uF/1200V）×2只C4：开关管上的吸收（SO 0.02uF/1200VDC）×2只C5：谐振电容（根据客户负载决定其容量及耐压值，一般可选取的规格为0.1uF~1uF;4000V AC~6000V AC）2.1.4：薄膜电容安装位置（拓扑结构）对谐波吸收的作用A:C1在电路中主要担当整流后的滤波和储能，其与IGBT之间的导线距离尽量控制在30～50CM，由于导线上电感的存在（30～50nH）,高次谐波电流会迅速衰减.B:C2在电路上主要担当中高频率谐波的吸收，其与IGBT之间的导线距离尽量控制在8～15CM，同时在电容上加并电阻（47K/5W）,以RC方式进行吸收。

C:C3在电路中主要担当高频谐波吸收，它是直接安装在IGBT模块上的。

D:C4主要是在一些硬开关控制电路中采用，直接在单管上作尖峰吸收，一般跟电阻组成RC 吸收。

2.1.5：薄膜电容使用注意事项LL电容主要参考电容上的电压波形，波形尽量要平顺；温升控制在15度以内。

LS/S/SO电容一起承担全部的吸收作用，主要参考IGBT上母线接线端的的电压波形，IGBT 开通与关断时震荡的电压控制在100V峰峰值，同时温升控制在35度以内。

电容最高温度控制在85度以内。

2.2 举例说明（案例2）：电容器在逆变焊机电源中的案例分析（唐山松下，山东奥太）2.2.1了解逆变焊机简单电气图逆变焊机是电子控制的弧焊电源中的一种新类型。

因此它的组成、基本原理与通常的电子控制弧焊电源相比在本质上是基本相同的，一般都采用闭环反馈系统控制它的电气性能，即控制它的外特性和动特性。

逆变焊机的基本组成框图如图所示。

它的主要组成及其作用如下：逆变焊机的基本组成框图（1）主电路： 由供电系统、电子功率系统和焊接电弧等组成。

工频交流——整流滤波——逆变为中高频交流——降压——二次整流滤波——直流输出。

逆 变 电 源 原 理 图2.2.2了解客户所生产焊机的型号和功率以唐山松下和山东奥太主要生产直流逆变焊机和二氧化碳气体保护逆变焊机，埋弧焊机。

功率主要集中在输出电流在350A ，500A ，630A 的焊机设备上。

2.2.3针对焊机型号精准把握客户所需电容器的型号和规格（以唐山松下和山东奥太为例）2.2.3.1. 输入整流滤波电路的电容器选取（CABO 电子DC-LINK 和LS 电容）DC-LINK 和-LS 电容器主要应用在电源交流输入采用三相三线输入方式，经三相桥式整流器输出脉动直流，经直流母线滤波供给后级功率变换电路。

输入整流电路如图1所示。

C图 1输入滤波电容的选择过程如下：取整流滤波后的直流电压的最大脉动值，按照下面步骤计算电容的容量：容量选取方法附表CABO的-LL和-LS电容有以下优势●承受高有效电流的能力，可达200mA/μF。

●承受高峰值电流能力，dv/dt达100V/μs, 电感量小，充放电速度快。

●耐压高，能承受1.5于额定电压的过压。

●无极性，能长期承受反向脉冲电压。

●介质损耗小，温度特性好，能在120℃下长期工作。

●体积小，长寿命，没有酸污染。

●可长时间存储。

2.2.3.2.IGBT吸收电路的电容器选取（CABO电子H-S/SB/SC电容器选取）2.1 缓冲电路参数选择:Circuit A单电容Circuit B电容+电阻+二极管（RCD）Circuit C 电容+电阻+二极管（RCD）a. 电容的选取CSP OS S CSP S OS s V I L C V C I L L 222/12/1⨯≥⇒⨯⇒⨯⨯转移到缓冲容的能量的能量漏感 式中V SCP 为电容充电峰值电压 :)/*(1dt di L V E U V E V FM d P FM d cesp -++=∆++= Ls 为母线寄生电感 Io 为工作电流 b 电阻的选取：缓冲电阻要求的机能是在IGBT 下一次关断动作进行前，将存贮在吸收电容器中的电荷放电，在IGBT 进行下一次关断动作前，将存储电荷的90%放电。

缓冲电阻值如果设定过低，由于缓冲电路的电流震荡，IGBT 开通时的集电极电流峰值也增加，请在满足上式有范围内尽量设定为高值，缓冲电阻发生的损耗P （Rs ）与电阻值无关，可以有下式求得22f I L P O S RS ⨯⨯≥2.2.3.3.高频引弧模块(包括电容器选取)（CABO的CH81电容器）CH81主要应用在焊机中埋弧焊机在逆变焊机原理图我们可以看到焊机在启动的时候需要一个引弧电容，型号推荐CABO电子的CH81，在选取额定电压是根据变压过的电压来选取，一般在5KV-15KV，容量选取主要根据E=1/2*C平方中算出电容器容量的理论值。

电容CH81 a 具有超高的耐压值b 具有超低的损耗值c 高压灭弧效果好，能量损失少2.2.3.4.变压所需要的耦合隔直电容器（CABO电子-C电容器）在逆变焊机电源原理图我们可以看到二次变压（降压）输出电压需要需要一个耦合隔直（-C）用电容器。

推荐CABO公司生产的-C型号电容器。

容量1-100UF，额定电压250V-1200VDC，特殊规格电容器可特殊定做-C容量选取：C=1/f,C=1/（2 x P x R x f）额定电压选取：根据整流母线上的电压，一般单相整流出来的电压，-C选额定电压为400VDC，三相整流出来的电压，-C选额定电压为800VDC2.2.4电容器使用说明和注意事项◆在确认使用及安装环境时，作为按产品样本规格说明书上所规定的额定性能范围内使用的电容器，应当避免在下述情况下使用（注意事项）：a) 表面温升（△T）（电容器正常工作，温升△T≤15℃）b)过流（工作电流不应长期超过额定有效电流）c)过压（工作电压不应长期超过额定电压）◆在定购或索要样品之前，请尽可能多地提供以下信息1.额定工作电压：DC，AC，工作有效电流。

2.电容量及电容量允许偏差：F、G、J、K、M3.最终产品种类：焊机设备，变频器，逆变电源等等4.用途或电路图：直流回路，交流脉冲回路（S校正电路，行逆程电路，尖峰吸收回路），耦合隔直，谐振电路，电源跨线噪音抑制电路、高稳定性电路等等5.使用条件：脉冲峰值，频率，波形，电流等等6.使用温度7.外形尺寸：电容器本体尺寸，引出线尺寸等等8.形状：包封形式（浸渍型、盒式等），引出线（直脚、成型、编带等等）9.安全性：当电容器短路或开路时对其他部件的影响，当其它部件或电路工作异常时对电容器的影响(完) 后附相关产品的参数。