[发明专利]一种超大功率三电平变频器用直流电容器

说明书

本发明公开一种超大功率三电平变频器用直流电容器，电容器由外壳、心子、接线端子、填充的树脂和压力释放阀组成。外壳包括壳体、壳底和壳盖。心子包括元件、联接铜箔、中间绝缘件、固定绝缘板、绝缘保护件、底部绝缘件、电气出线铜箔、边角保护件、包扎带和盖面绝缘。接线端子安装在电容器壳盖上，与心子的电气出线铜箔连接，由绝缘子、圆螺母、导杆和密封圈构成。压力释放阀安装在电容器壳盖上。填充的树脂包括心子间缝隙、元件间缝隙和心子与外壳间缝隙填充的树脂，材料为聚氨酯。本发明的直流电容器，具有发热量小、散热性能好、绝缘耐电强度高、耐受大电流能力强、电感低、运行安全、干式无油无泄漏等特点。

技术领域

本发明涉及一种金属化膜电容器，具体涉及一种超大功率三电平变频器用直流电容器。

背景技术

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,而高压变频器是指输入电源电压在3000V以上的大功率变频器，主要电压等级有3000V、3300V、6000V、6600V、10000V等电压等级的高压大功率变频器。

高压变频器按着输出电平数，可分为二电平、三电平、五电平及多电平变频器。

“电平”就是指电路中两点或几点在相同阻抗下电量的相对比值。三电平就是三种电平：高电平V/2、零电平0V、低电平-V/2。三电平的控制技术主要使用在变频器中，三电平变频器采用钳位电路，解决了两只功率器件的串联的问题，并使相电压输出具有三个电平。

三电平变频器具有比两电平变频器更出色的性能，在降低输出谐波含量、提高变频器效率、延长电机的使用寿命、提高系统的工作稳定性等方面均有很大的提高。三电平变频器广泛应用于对于电力系统、煤矿、城市供水、海上平台等对设备的可靠性、安全性要求很高的应用场合。

三电平变频器即三种电平：高电平V/2、零电平0V、低电平-V/2。通常电压V/2数值在2000~4000V，V的就很高，数值为4000~8000V。

三电平变频器变频器功率超大，功率达通常20~40MW，最大的功率有50MW。需要储能作用的直流电容器电流比较大，所需的容值比较小。由于变频器是柜式结构，直流电容器尺寸也有限制。

因此，超大功率的三电平变频器中起储能作用的直流电容器就需要以下特性：需要2组独立的电容器单元，使用时串联连接；电压比较高，绝缘强度要满足要求；电流大；低电感。从而，这类电容器着重需要考虑：内部的绝缘结构；散热结构。解决上述关键技术就成为这类电容器研发所需攻克的关键点。

发明内容

为了解决上述关键技术，本发明提供一种超大功率三电平变频器用直流电容器（以下简称“电容器”）。

本发明解决问题所采用的技术方案如下。

电容器由外壳、心子、接线端子、填充的树脂和压力释放阀组成。外壳包括壳体、壳底和壳盖，材料为不锈钢，防止在运行时生锈而影响外表的散热效果。心子包括元件、联接铜箔、中间绝缘件、固定绝缘板、绝缘保护件、底部绝缘件、电气出线铜箔、边角保护件、包扎带和盖面绝缘。心子由四只小心子组成，小心子由多只元件并联排列组成通过联接铜箔焊接组成，两只小心子一组，共两组，小心子之间装有中间绝缘件、绝缘保护件，心子的四个边角装都有边角保护件，固定绝缘板放在四只小心子的上、下两侧通过包扎带捆紧，电气出线铜箔从上面的固定绝缘板的孔穿过，心子与壳底有底部绝缘件。接线端子安装在电容器壳盖上，与心子的电气出线铜箔连接，由绝缘子、圆螺母、导杆和密封圈构成。压力释放阀安装在电容器壳盖上。填充的树脂包括心子间缝隙、元件间缝隙和心子与外壳间缝隙填充的树脂，材料为聚氨酯。元件采用圆柱形状，由金属化薄膜卷绕在芯棒上、两端喷金层，具有局部击穿后自愈的性能。绝缘保护件材料为聚酯薄膜，耐高温。固定绝缘板材料为环氧板，厚度4mm。边角保护件材料为聚酯薄膜，耐高温。中间绝缘件材料为聚氨酯，阻燃性好。