逆变电源系统中直流支撑电容器的应用及分析

60mm，那么电路中总的杂散电感为60nH，而电容杂散为40nH，那么第一个电容的感抗为XL=40ω，第二个电容的感抗为XL=2Xl+Xc=160ω，第三个电容的感抗为：XL=4Xl+Xc=260ω。因为I=U/XL=200A，所以电流经过这三个的比值为I1:I2=4:1,I1:I3=6.5:1，由此得出 1.4I1=200A而其中流经C1的电流最大，约为143A，流经C2电流约为36A，而流经C3电流约为21A。因此C1电流发热严重，而C2发热正常，C3发热较少，这样容易令C1烧坏，所以不能采取此种连接方式。同时，在频率比较低的情况下，比如工频50Hz，外壳材料对产品影响不大。但在频率达到10kHz或以上时，产品在使用过程中，外壳材料如果带有磁性，那么其本身也会因为感应加热而发热，从而对产品整体发热产生不利影响。我们从四方面着手进行方案改善。

首先，我们根据单根矩形截面导线电感计算：

式中A为 A为矩形导线厚度，H为矩形导线宽度，l为矩形导线长度

鉴于内部引线对杂散电感的影响，我们利用公式(6)估算导线电感量，通过对导线截面以及长度的调整，以达到在满足产品过电流良好以及成本等综合因素条件下，使得产品本身杂散电感尽量小，以达到减小电感部分热损耗的目的。

其次，我们通过对产品芯子连接结构进行调整，使得产品各个芯子单元之间达到比价均匀的电流分布。图6所示是我们调整之后的连接结构：

图 6

由图6可知，同样的器件，但是连接不同，其等效电路图也不一样。其条件同原有方案一样，但其等效感抗不一样。有等效电路图可知，XL1=XL2=XL3=2πfL，而Esr和Esc三者数值相等，因此流经每个电容的电流I=U/R=40A。这样能使电流均匀地分布到每个电容上。这样，就解决了电流分布不均而使电容部分电容发热严重的问题。

再次，我们通过对产品内部芯子端面连接方式进行改善：改变以往以整片铜排直接连接的方式，通过对铜排进行尺寸调整并且进行适当的裁剪，可以使得铜排本身杂散电感分布更加合理，并且同时减弱涡流对端面连接的影响，减少发热。

最后，由于无磁不锈钢仍然带有一定的磁性，中高频条件下容易产生额外加热，因此，我们将外壳材料更改为铝材，大大消除了外壳本身加热对产品整体温升的影响。

改进后，产品的温升效果如表2所示(测试点同表1)：

表2 MKP-LG6000μF产品—改进后，过电流试验数据摘录

备注：温度点7未测量到，测试电流及频率与表1相同

从表2数据分析，5号、6号、8号点可见，产品外壳表面各点温度分布比较均匀，温差不超过3℃。并且从表1与表2各相应点数据进行分析，可见改进后的产品温升较改进前低，尤其是上端环氧表面，最高处低18.1℃。改进效果十分明显。

4、结语

此种方案不但解决了电流在电容器芯子组上的分布不均等问题，而且降低了设备的损耗功率，从而提高了机器的使用寿命。

随着工业发展的需要与顺应环保节能的主题，逆变电源使用越来越广泛，因此对其的技术要求更为严格。而对其核心部分---DC-Link电容器的质量要求也随之提高，我们通过充分考虑电容器内部芯子排布、引线分布电感以及磁性材料加热的影响，选用更优化的接线方式和设计方案，使DC-Link电容器能够满足技术不断发展的需求，反过来促进技术的进步。