CN202110954U - 一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电容器，具体是提供一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器。其结构包括壳体，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。与现有技术相比，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。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电容器，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DC-Link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DC-Link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。因为现在直流中间环节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
本实用新型是针对以上问题，提供一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器，其改变了传统的DC-Link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。
本实用新型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DC-Link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。
本实用新型的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link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。
芯子组内分两层结构的芯子，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。为保证滤波电容组能有效吸收谐波，首先把其置于整体芯子组的上层，此为电流最近的路径，设计上采用容量小的电容，这样高频部分谐波就会大部分被吸收；同时吸收电容常用更厚的薄膜介质，而薄膜的金属镀层采用方阻低的铝或锌铝镀层，保证此层芯子有很好的散热能力；而下层的直流滤波芯子，而且由于很少受谐波影响，采用普通的DC-Link电容设计就行了，这样不但大大增强了电容稳定性，而且还节约了成本。
与现有技术相比，本实用新型的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器，具有以下优点：
1、本实用新型的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器，通过创新式的电极连接结构，复合铜排及软铜线的组合，有效屏蔽高频感应涡流，合理分布电流走向，大大减少发热，增强电容器散热能力，使产品性能更佳，更加安全可靠。
2、本实用新型的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器，改变了传统的直流支撑电容设计思路，采用芯子分层吸收设计原理，使产品吸收谐波性能更佳，更加有效保障设备的寿命及稳定。
3、本实用新型的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器，把电容器的直流支撑及吸收滤波功能集与一身，大大降低了成本，同时体积也减小了，一体的结构也更加便于安装使用；
4、由于减少了发热量和增强了散热功能，不需要采用浸油式结构增强散热，不会发生漏液及可燃问题，干式结构产品更安全，环保，及可靠。
附图说明
图1是本实用新型的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器的结构示意图(实施例1)；
图2是本实用新型的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器的复合铜排的结构示意图(实施例1)；
图3是本实用新型的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器的芯子组的结构示意图；
图4是本实用新型的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器的结构示意图(实施例2)；
图5是本实用新型的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器的复合铜排的机构示意图(实施例2)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器作进一步的描述。
实施例1：如附图1所示，一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器，包括壳体1，所述壳体1内设置有芯子组2和复合铜排3，所述芯子组2与复合铜排3之间通过铜软线4连接，所述复合铜排3上焊接有两极引出端5，所述壳体1内部填充有灌封料6，用以固定壳体1内的芯子组2和复合铜排3。
如附图2所示，复合铜排3由上铜板31、下铜板32以及上、下铜板之间设置的绝缘层33构成，所述上铜板31、下铜板32分别连接焊接其上的两极引出端5。
芯子组2包括靠近两极引出端5的上层吸收芯子组层21和下层直流滤波芯子组层22，所述上层吸收芯子组21和下层直流滤波芯子组层22通过铜板23焊接使其并联，所述铜板23上焊接铜软线4连接复合铜排3。
本实施例中，两极引出端为铜插片。
实施例2：如附图4和附图5所示，两极引出端5为螺母螺栓，其分别绝缘层33两侧的上铜板31和下铜板32。
以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器，包括壳体，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器，其特征在于，所述的复合铜排由上铜板、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。
3.根据权利要求1所述的一种能有效吸收高频谐波的DC-Link电容器，其特征在于，所述的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。
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