CN104465091B - 低电感多芯组电力电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低电感多芯组电力电容器，各电容器芯组上端设有依次叠加的上、下导电铜板及上、下绝缘层；下导电铜板覆盖在各电容器芯组的端子连接部中部区域，上、下导电铜板两侧有向外延伸的用来与各电容器芯组正/负极端子连接部两端裸露端部分别电连接的凸出部；正、负极引出端子上的导电螺栓头部向下分别通过焊接垂直固定在上/下导电铜板上，上绝缘层及上导电铜板上开有供固定在下导电铜板上的导电螺栓通过的通孔。由上述技术方案可知，通过设置相互叠加的上、下导电铜板替代连接电容器芯组和引出端子的导电螺栓之间的铜导线，可减少电极引出回路产生的自感量。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力电容器，具体地说是一种低电感多芯组电力电容器。
背景技术
目前，市场对大功率变流器的需求越来越大，对于担任变流任务的IGBT功率单元要求有更高的输出电流，更大的输出功率，以及更大的功率密度。为了满足大功率变流器这些性能，则要求逆变器中的直流支撑电容器的自感量越小越好。根据公式U＝L*di/dt可知：电流(i)越大，变化(t)越快，那么在极小的电感(L)上就能感应很高的电压，如果感应电压叠加到电力电子设备正常运行电压上，则会超出设备或者电容器的额定电压，运行就会存在危险。
目前市场中普遍使用的大功率电力电子薄膜电容器，其电容芯子采用的无感卷绕，电容器芯组的自感量极小。电容器的电极通过引出铜带以及由铜编织线形成的铜导线与电容器芯组连接。而这些引出铜带、铜导线的自感就决定了电容器自感值的大小。对于消除引出铜带引起的自感，专利文献CN103021656A公开了一种解决方案，可以减小引出铜带的自感量。然而，对于铜导线引起的自感，目前没有较好的办法消除。特别是高频情况下，铜导线引起的自感量较大，产生的尖峰电压危害较大，会给设备带来安全隐患。为了消除感应电压带来的危害，通常需要在直流母排上甚至是电容器的正负电极上加装吸收电容，用来吸收这些有危害的尖峰电压。但设备在长期运行过程中，吸收电容会出现损坏，必然会影响到设备的正常运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种低电感多芯组电力电容器，可以有效消除铜导线回路产生的自感量，可适用于2kHz以上的高频工况运行。
本发明是这样实现的：低电感多芯组电力电容器，包括盖板、外壳和多组固定在外壳内的电容器芯组；盖板上固定有正、负极引出端子，每个引出端子包括导电螺栓、锁紧螺母和绝缘组件，锁紧螺母由盖板上端与导电螺栓连接；每组电容器芯组上固定有分别与电容芯子两端喷金面电连接的两个引出铜带，两个引出铜带上端分别有折弯至电容器芯组上端面的端子连接部，端子连接部沿电容器芯组宽度方向布置，各电容器芯组按端子连接部平行方向并排布置在外壳内，各电容器芯组上端设有依次叠加的上、下导电铜板，上、下导电铜板之间以及下导电铜板与各电容器芯组上端之间分别设有上、下绝缘层；下导电铜板覆盖在各电容器芯组的端子连接部中部区域，使得端子连接部两端有与相应导电铜板电连接的裸露端部，上、下导电铜板两侧有向外延伸的用来与各电容器芯组正/负极端子连接部两端裸露端部分别电连接的凸出部；正、负极引出端子上的导电螺栓头部向下分别通过焊接垂直固定在上/下导电铜板上，上绝缘层及上导电铜板上开有供固定在下导电铜板上的导电螺栓通过的通孔。用相互叠加的两块上、下导电铜板替代连接电容器芯组和引出端子的导电螺栓之间的铜导线，纹波电流经过上、下导电铜板时产生的寄生电感相互抵消，因而，可以减少由电容器芯组电极引出回路产生的自感量。
考虑到叠加面积是消除杂生电感的关键，本发明的上导电铜板的长度和宽度与下导电铜板一致，但考虑到上导电铜板凸出部与下导电铜板之间的距离较近，为增加两者相应部位的绝缘距离，下导电铜板在上导电铜板凸出部对应位置开有向内侧凹进的凹槽，以提高上、下导电铜板之间的绝缘性能。
为方便焊接导电螺栓，防止其错位，上、下导电铜板在导电螺栓头部焊接位置开有用来对焊接定位的定位孔或压痕。
由上述技术方案可知，本发明通过设置相互叠加的两块上、下导电铜板替代连接电容器芯组和引出端子的导电螺栓之间的铜导线，纹波电流经过上、下导电铜板时产生的寄生电感相互抵消，因而，可以减少由电容器芯组电极引出回路产生的自感量。由于不使用引出铜线连接，导电螺栓直接固定在上、下导电铜板上，使得电容器上部空间缩小，使得相同容量的电容器体积减小，同时在相同体积的情况下电容器的容量会做的更大。另外，上、下导电铜板的面积较大，增加了散热面积，有利于导电铜带上的热量经上、下导电铜板扩散出去，电容器散热更均匀，有利于增大电容器的寿命。散热问题解决好了以后更利于设计增大电容器容量。
附图说明
图1是本发明电容器芯组及导电螺栓等元件的装配示意图。
图2是下导电铜板在凸出部的剖面图。
图3是电容器芯组与导电螺栓装配后的立体结构示意图。
图中标注符号的含义如下：
1-电容器芯组 11-电容芯子 12-喷金面 2-引出铜带 21-分引出铜带 22、23-端子连接部 221、231-裸露端部 31-绝缘板 32-下绝缘层 33-上绝缘层 331、63-通孔 4-下导电铜板 41、61-凸出部 411-台阶 42-凹槽 43、62-定位孔 5、7-导电螺栓 6-上导电铜板71-头部
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明包括盖板、外壳和多组固定在外壳内的电容器芯组；盖板上固定有正、负极引出端子，每个引出端子包括导电螺栓、锁紧螺母和绝缘组件，锁紧螺母由盖板上端与导电螺栓连接。引出端子的具体结构可以参见专利文献CN201698903U公开的导电螺栓倒置固定在电容器盖板上的绝缘端子结构。盖板、引出端子及外壳属常规结构，没有在附图中画出。
电容器芯组及导电螺栓等元件连接关系如图1、2和3所示。图1中所示实施例电容器芯组1有三组。每组电容器芯组1由三层、四列圆柱形电容芯子11叠加而成，每一层电容芯子11的轴心呈水平方向并排布置。
每组电容器芯组1上固定有分别与电容芯子两端喷金面12电连接的两个引出铜带2，两个引出铜带2呈对称分布，其上端分别有折弯至电容器芯组1上端面的端子连接部22、23，端子连接部22、23沿电容器芯组1宽度方向即电容芯子并列排布方向布置，端子连接部22、23下方与电容芯子11之间设置环氧树酯材料制成的绝缘板31。引出铜带2下方有数个垂直布置在相邻两列电容芯子11之间的分引出铜带21，相邻两列电容芯子的喷金面12分别通过焊接电连接在相应分引出铜带21上。
各电容器芯组四周包裹绝缘膜(绝缘膜图1、3中没有画出)。包裹绝缘膜后的各电容器芯组1按端子连接部22、23平行方向即电容芯子11轴心方面并排布置在外壳内。各电容器芯组1上端设有依次叠加的上、下导电铜板6、4，上、下导电铜板之间以及下导电铜板与各电容器芯组上端之间分别设有环氧树酯材料制成的上、下绝缘层33、32。下导电铜板4覆盖在各电容器芯组1的端子连接部22、23中部区域，使得端子连接部22、23两端有与相应导电铜板电连接的裸露端部，上、下导电铜板6、4两侧有向外延伸的用来与各电容器芯组正/负极端子连接部22、23两端裸露端部221、231分别电连接的凸出部61、41。正、负极引出端子上的导电螺栓5、7头部71向下分别通过焊接垂直固定在上/下导电铜板6/4上，本例中，正、负极引出端子各有两个，对应的两个导电螺栓7、5分别固定在上、下导电铜板6、4上。上绝缘层33及上导电铜板6上开有供固定在下导电铜板4上的导电螺栓5通过的通孔331、63。
当完成上述装配后，用锁紧螺母将导电螺栓及引出端子的上、下绝缘端子固定在盖板上，再将盖板与外壳焊接后，向外壳内注油制成湿式电容器，或者充填聚氨酯或环氧树酯制成干式电容器。
考虑到下导电铜带4及上、下绝缘层33、32有一定厚度，为了使上、下导电铜板6、4两侧凸出部61、41与端子连接部22、23两端的裸露端部221、231能够可靠接触，参见图2，上、下导电铜板的两侧凸出部61、41向下折弯形成的一个台阶411。
本发明上、下导电铜板的长度和宽度应尽量一致，以便获得最大的叠加面积。考虑到上导电铜板凸出部61与下导电铜板4之间的距离较近，为增加两者相应部位的绝缘距离，下导电铜板4在上导电铜板凸出部61对应位置开有向内侧凹进的凹槽42，以提高上、下导电铜板6、4之间的绝缘性能。
为方便焊接导电螺栓7、5，防止其错位，上、下导电铜板6、4在导电螺栓头部焊接位置开有用来对焊接定位的定位孔62、43或压痕。
Claims (3)
1.低电感多芯组电力电容器，包括盖板、外壳和多组固定在外壳内的电容器芯组；盖板上固定有正、负极引出端子，每个引出端子包括导电螺栓、锁紧螺母和绝缘组件，锁紧螺母由盖板上端与导电螺栓连接；每组电容器芯组(1)上固定有分别与电容芯子两端喷金面(12)电连接的两个引出铜带(2)，两个引出铜带(2)上端分别有折弯至电容器芯组(1)上端面的端子连接部(22、23)，其特征是：端子连接部(22、23)沿电容器芯组(1)宽度方向布置，各电容器芯组(1)按端子连接部(22、23)平行方向并排布置在外壳内，各电容器芯组(1)上端设有依次叠加的上、下导电铜板(6、4)，上、下导电铜板(6、4)之间以及下导电铜板(4)与各电容器芯组(1)上端之间分别设有上、下绝缘层(33、32)；下导电铜板(4)覆盖在各电容器芯组的端子连接部(22、23)中部区域，使得端子连接部(22、23)两端有与相应导电铜板电连接的裸露端部(221、231)，上、下导电铜板(6、4)两侧有向外延伸的用来与各电容器芯组正/负极端子连接部两端裸露端部(221、231)分别电连接的凸出部(61、41)；正、负极引出端子上的导电螺栓(7、5)头部(71)向下分别通过焊接垂直固定在上/下导电铜板(6/4)上，上绝缘层(33)及上导电铜板(6)上开有供固定在下导电铜板(4)上的导电螺栓(5)通过的通孔(331、63)。
2.根据权利要求1所述的低电感多芯组电力电容器，其特征是：上导电铜板(6)的长度和宽度与下导电铜板(4)一致，下导电铜板(4)在上导电铜板凸出部(61)对应位置开有向内侧凹进的凹槽(42)。
3.根据权利要求1或2所述的低电感多芯组电力电容器，其特征是：上、下导电铜板(6、4)在导电螺栓头部(71)焊接位置开有用来对焊接定位的定位孔(62、43)或压痕。
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Denomination of invention: Low inductance multi-core power capacitor Effective date of registration: 20211221 Granted publication date: 20170829 Pledgee: Huishang Bank Co.,Ltd. Tongling Beijing Road sub branch Pledgor: ANHUI TONGFENG ELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: Y2021340000036 |
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