[发明专利]一种能有效吸收高频谐波的直流支撑电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容器，具体是提供用于大型变频器/逆变器设备(如光伏和风力发电设备)上的一种能有效吸收高频谐波的直流支撑电容器。

背景技术

在许多电力电子设备中的应用场合中，变频器/逆变器作为其中非常重要的部分(如光伏发电系统的核心部分光伏逆变器)，为保证其系统能正常工作，变频器/逆变器前都有一个用于直流支撑和滤波的直流支撑电容器。该电容一般容量较大(1000～10000μF)，工作电压为400～2000V.DC，工作电流200～1000A。由于变频器/逆变器工作时会产生大量的高频谐波回馈到前级的DC-Link电容，使该电容发热严重而降低寿命甚至失效，故对此电容的要求非常高。

在此场合常用的电容器一般有两种：一种为电解电容，但由于电解电容耐压低，过电流能力低，抗谐波能力小，往往不适用于此高谐波大电流的应用场合，即使极大的增加了电容的容量，仍然无法保证该电容能长期稳定工作。

另外一种情况也是使用薄膜电容器，但如上所说高谐波大电流的极端情况，普通的薄膜电容也会发热严重影响其寿命。因为现在直流支撑用的大容量薄膜电容一般设计思路是：电容器内部为多芯子组并联，而引出端通过铜线或铜带直接连接到芯子端面。但这种方式存在非常大的缺陷，由于各芯子距离引出端的长度不一样，在杂散电感的影响下，高频谐波电流一般集中走距离短的上层芯子，造成电容器发热不均而某些芯子容易超过电容适用的温度，最终就是电容寿命下降或失效；而且一般为解决此问题，人们在电路设计时会在该直流支撑电容后，再加一组滤波电容器以期吸收其高频谐波，这样电容产品的安装体积相对较大，制造成本高，满足不了现在电子设备产品发展小型化，低成本，高稳定性的要求。

发明内容

本发明是针对以上问题，提供一种能有效吸收高频谐波的直流支撑电容器，其改变了传统的直流支撑薄膜电容设计思路，使产品吸收谐波性能更佳，安装更方便，更加安全可靠，且能有效保障设备的寿命及稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种能有效吸收高频谐波的直流支撑电容器，包括壳体，所述壳体内设置有芯子组和复合铜排，所述芯子组与复合铜排之间通过铜软线连接，所述复合铜排上焊接有两极引出端，所述壳体内部填充有灌封料，用以固定壳体内的芯子组和复合铜排。

复合铜排由上铜板、下铜板以及上、下铜板之间设置的绝缘层构成，所述上铜板、下铜板分别连接焊接其上的两极引出端。

芯子组包括靠近两极引出端的上层吸收芯子组层和下层直流滤波芯子组层，所述上层吸收芯子组和下层直流滤波芯子组层通过铜板焊接使其并联，所述铜板上焊接铜软线连接复合铜排。

本发明的一种能有效吸收高频谐波的直流支撑电容器，其壳体为金属外壳，灌封料为导热高温环氧树脂，有效保证电容内部导热和外部散热；两极引出端通过焊接在复合铜排上连接组合，铜排的两极中间用绝缘板隔开，该铜排铺盖在整个产品上端，然后铜排上焊多股铜软线连接到芯子组端面上，该结构能使引出端电流分布均匀，铜板同时兼作散热面，且能有效屏蔽设备高频电流对芯子的影响，从而大大减小发热；电容器芯子组为多芯子组，芯子组内分两层结构的芯子，根据功能采用不同设计方式：靠近引出端的上层为吸收芯子组层，下层为直流滤波芯子组层，此结构能保证电容工作时电压高频的谐波部分能被吸收芯子组层有效吸收，而直流滤波芯子层组也避免了受谐波影响不会发热，从而大大增强了电容稳定性。

外壳可以是铝或不锈钢等其他金属，而灌封料可以采用导热阻燃环氧。

两极端可以是铜插片或螺母螺栓，通过焊接分别在复合铜排上分电极两端，这样的复合铜排不但有很强的导电过流能力，而且兼作引出端的散热板；铜板分上下层，中间是绝缘板；并且由于设备功率大频率高，在工作中，大电流会使电容器感应产生涡流，从而加热电容器，产生的危害比较大，复合铜板覆盖在电容器上端还有一个重要作用就是屏蔽感应涡流。

复合铜排上直接焊接多股软铜线连接到芯子组的端面上，软铜线的根数视具体情况而定。在高频电流的情况下，由于趋肤效应，多股的软铜线比铜带或铜板的发热小很多。

一般芯子组的端面都会用铜板焊接并联，为减少电流流经距离长短造成的发热不均，上述的软铜线从复合铜排拉到芯子组铜板时会焊接到其中间以下的位置。