薄膜电容器应用案例

薄膜电容应用在太阳能逆变器应用的优势

下面以100kW太阳能逆变器为例，说明太阳能薄膜电容在太阳能逆变器应用的优点及设计选型：

100kW TOP

PV 输出特性曲线

100kW太阳能逆变器DC-LINK电容最大工作纹波电流（最恶劣情况，低电压输出满功率）：

I= 100kW/450V=220A；

电容纹波电流：Icap<0.9*220A<200A；

考虑到设计余量：Icap>300A；

关于容值的需求：

PV的输出特性曲线见上图，工作在MPPT条件下的逆变器，器PV输入电压Vdc 比较稳定。

考虑电容容抗对母线电压的影响：

△ V=△I/(C*f*2π)

△ I=200A 纹波电流

C DC-LINK电容容值

f=5kHz IGBT开关频率

取不同电容容值：

容值（uF） 1600 200025003000 4000电压（V） 3.9 3.1 2.5 2.1 1.6可见增加DC-LINK电容的容值对母线电压的影响非常有限，基本上可以忽略。

因为通过DC-LINK的纹波电流非常大，所以太阳能逆变器中DC-LINK电容的设计关键要考虑电容的纹波电流承受能力。

对DC-LINK电容纹波电流的要求：

在太阳能逆变器中常用薄膜电容为85°C的膜，为了不影响电容的寿命及性能，电容工作的内核温度不能高于85°C。

如果电容外壳温度控制在70°C，电容内核温度温升要小于15°C。

根据公式：

θhotspot =Tamb + (I^2. ESR).Rth < 85°C Tamb=70°C

可见电容的ESR越小，电容的允许通过的纹波电流越大。

以ECI薄膜电容为例：

420uF/1100V薄膜电容的ESR=1.2mΩ；Irms=60A @ 70°C

5颗电容并联允许最大纹波电流Irms(max)=300A @ 70°C

因为电容设计生产工艺的不一样，同样容值的薄膜电容其ESR差异非常大，电容的额定纹波电流差异也非常大，所以要达到逆变器高纹波电流的要求，并联电容的个数也不相同。

综上可见薄膜电容容值对母线电压的影响几乎可以微乎其微，DC-LINK电容的主要作用是提供足够大的纹波电流，电容ESR越小，并联电容的数量越少，设计成本及体积越有优势。