CN215377230U - 一种电容结构及功率变换器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种电容结构及功率变换器，该电容结构包括：壳体，以及，设置于该壳体内部的至少一个芯体；该电容结构的两个电极分别通过壳体的两端引出，能够省去从同一端引出时一个电极所需的极片，进而节省材料成本。并且，该壳体与芯体分别为中空结构，通过相应的中空部分能够为该电容结构的内部热量进行通风散热，进而能够提高该电容结构的散热性能。另外，通过为其壳体上设置肋片散热齿，能够增加散热面积，以进一步提升散热效率。

Description

一种电容结构及功率变换器
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电容结构及功率变换器。
背景技术
现有技术中的薄膜电容芯体，多采用卷绕工艺，其两端分别引出电极，然后将整个芯体和相应电极放入对应的壳体。
如图1所示，现有技术中的单体薄膜电容，为满足接线端位于壳体同端的要求，需要通过极片将其底部电极引到顶部，然后与其顶部电极从壳体同一端引出；这就导致了材料成本的升高。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种电容结构及功率变换器，以降低材料成本。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：
本实用新型第一方面提供了一种电容结构，包括：壳体，以及，设置于所述壳体内部的至少一个芯体；其中：
所述电容结构的两个电极分别从所述壳体的两端就近引出。
可选的，所述芯体的个数为1个时，所述芯体包括两个所述电极；
所述芯体的个数大于1个时，各个所述芯体串并联连接，形成分别位于首端和末端的两个所述电极以及两者之间的至少一个中间电极。
可选的，所述中间电极分别通过相应的极片从所述壳体的任一端引出。
可选的，所述壳体与所述芯体，分别为中空结构。
可选的，全部所述芯体的中空部分，包裹所述壳体的中空部分。
可选的，所述壳体与所述芯体的中空部分，分别位于各自的轴向中心。
可选的，所述壳体的外表面上还设置有肋片散热齿。
可选的，所述壳体的整体外表面以及中空外表面上均设置有所述肋片散热齿。
可选的，所述壳体与所述芯体，分别为圆柱形。
可选的，所述芯体为薄膜电容芯体。
本实用新型第二方面提供了一种功率变换器，其内部存在至少一个电容为：如上述第一方面任一段落所述的电容结构。
可选的，所述功率变换器的主电路为：DCDC变换电路、DCAC变换电路及ACAC变换电路中的任意一种。
本实用新型提供的电容结构，包括：壳体，以及，设置于该壳体内部的至少一个芯体；该电容结构的两个电极分别通过壳体的两端引出，能够省去从同一端引出时一个电极所需的极片，进而节省材料成本。并且，该壳体与芯体分别为中空结构；通过相应的中空部分能够为该电容结构的内部热量进行通风散热，进而能够提高该电容结构的散热性能。另外，通过为其壳体上设置肋片散热齿，能够增加散热面积，以进一步提升散热效率。再者，将其芯体的两个电极分别通过壳体的两端引出时，还能够省去从同一端引出时一个电极所需的极片，进而节省材料成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种电容结构的纵截面示意图；
图2为本实用新型实施例提供的电容结构的一种纵截面示意图；
图3为本实用新型实施例提供的电容结构的另一种纵截面示意图；
图4为本实用新型实施例提供的电容结构的另一种纵截面示意图；
图5为本实用新型实施例提供的电容结构的另一种纵截面示意图；
图6为本实用新型实施例提供的电容结构的一种横截面示意图；
图7为本实用新型实施例提供的电容结构的一种立体示意图；
图8为本实用新型实施例提供的一种直流直流变换器的电路图；
图9为本实用新型实施例提供的另一种直流直流变换器的电路图；
图10为本实用新型实施例提供的一种逆变器的直流母线电容的连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
图1所示为现有技术中的单体薄膜电容，由图可见，其底部电极需要通过极片引到顶部，然后与其顶部电极从壳体同一端引出，进而导致了材料成本的增加；本实用新型提供一种电容结构，以降低材料成本。
如图2所示，该电容结构，包括：壳体101，以及，设置于壳体101内部的至少一个芯体102；其中：
电容结构的两个电极分别从壳体101的两端就近引出。
具体的，在芯体102的个数为1个时，将该电容结构中芯体102的两个电极分别从壳体101的两端就近引出，进而省去从同一端引出时一个电极所需的极片，进而节省材料成本。
如图2所示，其两个电极分别为：顶部电极103和底部电极104，顶部电极103从该壳体101的顶部引出，底部电极104从该壳体101的底部引出，省掉了底部极片引到顶部时所需的极片；并且，直接在底部引出底部电极104，能够满足顶部和底部都有电极的两端接线要求，可以适用于两端接线的应用场合。
需要说明的是，图2中仅以壳体101内设置有一个芯体102为例进行展示；实际应用中，该壳体101内部可以设置有多个芯体102，也即这些芯体102共用同一个壳体101，这些芯体102可以采用任意串并联形式实现连接，比如该壳体101内部可以设置有两个芯体102，这两个芯体102串联连接，如图3所示；实际应用中并不仅限于此，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。
在壳体101内部的芯体102个数大于1时，各个芯体102串并联连接后可以仅形成两个电极，也可以形成多个电极，比如两个芯体102串联时，除了首尾两端的两个电极以外，两个芯体102的连接点作为一个中间电极、也可以通过相应的极片从壳体101的任意一端引出；从而，对于多个电极的情况，也可以将全部电极分别从壳体101的两端引出，即两端的电极直接从壳体101的两端就近引出，而其余的中间电极分别通过相应的极片从壳体101的任一端引出。
本实施例提供的电容结构，不论是否设置有中间电极，各个电极分别通过壳体101的两端引出，能够省去从同一端引出时一个电极所需的极片，进而节省材料成本。
值得说明的是，在逆变器系统中，由于逆变器功率等级的提升和使用环境温度的恶劣，导致电容所处的逆变器内部环境温度较高；而图1所示的薄膜电容的芯体较为密实，其内部热量不能及时地释放出去，进而影响电容的寿命和整个逆变器系统的散热及正常工作等。
鉴于此种情况，本实施例在上一实施例的基础之上，提供一种更为优选的电容结构，以在节省材料成本的同时，还提高自身的散热性能，改善逆变器系统的整体散热性能。
参见图4(在图2的基础上进行展示)和图5(在图3的基础上进行展示)，该壳体101与芯体102，分别为中空结构。
该中空结构指的是，物体的内部存在中空部分，不仅增加了物体的表面积，而且该中空部分能够通风。
因此，该电容结构的壳体101与芯体102分别为中空结构时，由于这种中空结构的中空部分增加散热面积且可过风，使得芯体102的热量可以传递到中空部分的壁面进行散热；并且，便于芯体102内部热量的释放，进而使该电容结构不仅能够通过壳体101最外侧的整体外表面进行散热，还可以通过其中空部分对芯体102最易积聚的内部热量进行散发。
相比于图1所示的现有技术，本实施例提供的电容结构存在壳体101与芯体102的结构差异，因其壳体101与芯体102分别为中空结构，通过相应的中空部分能够为该电容结构的内部热量进行通风散热，进而能够提高该电容结构的散热性能，同时还能够改善逆变器系统的整体散热性能。
在上一实施例的基础之上，实际应用中，为了满足芯体102的入壳要求，其中空部分的尺寸需要大于壳体101中空部分的尺寸，使得全部芯体102的中空部分的体积较大、能够包裹住壳体101的中空部分；也即，该电容结构中，其芯体102的中空部分的内尺寸，需要大于壳体101的中空部分的外尺寸。
需要说明的是，两者在尺寸上的设置，只要能够满足芯体102的入壳要求即可，并不限定两者在各个方向上具体尺寸的大小以及两者之间差值，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围之内。
另外，该电容结构中，其壳体101与芯体102，分别优选为圆柱形，尤其是芯体102为薄膜电容芯体时，能够方便其卷绕工艺的实现。
但是，实际应用中，该壳体101与芯体102的结构并不限定于纵向较长的圆柱形，也即该电容结构的外形可以为任意形状，只要其内部设有中空部分即可，比如扁平的圆环状，均在本申请的保护范围之内。
而且，该芯体102也并不仅限于薄膜电容芯体，实际应用中并不排除其他类型的芯体，均在本申请的保护范围之内。
在上述实施例的基础之上，优选的，该电容结构中，其壳体101与芯体102的中空部分，分别位于各自的轴向中心。
芯体102的中心处，往往是其热量较为集中且不易释放的位置，因此，在其轴向中心设置其中空部分，能够更好的将其积聚热量进行散发。
当然，实际应用中，也可以视其芯体102的类型以及壳体101与芯体102的形状，将对应中空部分设置于其他位置，只要能够实现对于芯体102内部热量的散发即可，均在本申请的保护范围内。
在上述实施例的基础之上，更进一步的，参见图6和图7，该电容结构中，其壳体101的外表面上还设置有肋片散热齿203，以增加散热面积。
通过为其壳体101上设置肋片散热齿203，能够增加散热面积，以进一步提升散热效率。
需要说明的是，以圆柱形为例，图6所示为该电容结构在轴向上的横截面形状；参见图,6和图7，该壳体101在轴向上具有两个外表面：一个是位于整体最外侧且面积较大的外表面，为了区分，可以称其为整体外表面201；另一个是面向整体轴向中心，包裹中空部分的外表面，可以称其为中空外表面202。
实际应用中，为了更进一步的提高电容的效率，如图6和图7所示，可在壳体101的整体外表面201以及中空外表面202上均设置有肋片散热齿203，以增加壳体101与外部空间的散热接触面积。
其他结构及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本实用新型另一实施例还提供了一种功率变换器，其内部存在至少一个电容为：如上述实施例任一段落所述的电容结构。
其电容结构的构成及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
功率变换器的主电路为：DCDC变换电路、DCAC变换电路及ACAC变换电路中的任意一种。
比如，用于为电池系统充放电的双向直流直流变换器，其DCDC变换电路两侧的支撑电容均可以采用该电容结构来实现。并且，若该支撑电容仅存在正极和负极，如图8所示，则其可以由一个该电容结构来实现，该电容结构中的芯体102数量不做限定，其也可以由多个该电容结构串并联连接来实现。若该支撑电容存在中点，如图9所示，则其需要由至少两个芯体102来组成一个支撑电容；具体的，当该电容结构中仅有一个芯体102时，可以由两个该电容结构串联连接来构成该支撑电容，两者的连接点作为中点；而当该电容结构中包括至少两个芯体102时，该支撑电容可以仅采用一个该电容结构，只要其能够同时具有正极、负极和中点这三种接线端即可，当然，也不排除采用多个这种该电容结构串并联应用，此处不做具体限定。该直流直流变换器内部的其他器件及工作原理，参见现有技术即可，此处也不再一一赘述。
又比如图10所示的逆变器，其内部DCAC变换电路的直流侧设置有直流母线电容(包括图中所示的C1和C2)，其交流侧设置有滤波电容(未进行图示)；实际应用中，其直流母线电容左侧可以直接与相应的光伏组串(如图中所示的PV+和PV-)相连，也可以通过至少一个DCDC变换电路连接相应的光伏组串，此处不做具体限定。
与现有技术中的逆变器不同的是，本实施例中的逆变器，其直流侧的至少一个电容为上述实施例任一段落所述的电容结构，或者，其交流侧的至少一个电容为上述实施例任一段落所述的电容结构，又或者，其直流侧的至少一个电容和交流侧的至少一个电容均为上述实施例任一段落所述的电容结构；此处不做具体限定，只要其内部存在至少一个电容为上述实施例任一段落所述的电容结构，均在本申请的保护范围内。
具体的，当该电容结构中仅有一个芯体102时，对于逆变器的直流侧而言，可以由多个该电容结构串并联连接来构成该逆变器的直流母线电容，比如，由两个该电容结构分别作为图10所示的正半母线电容C1和负半母线电容C2来串联连接构成直流母线电容，两者的连接点作为直流母线中点。
当该电容结构中包括至少两个芯体102时，对于逆变器的直流侧而言，可以仅采用一个该电容结构，其内部上半部分的至少一个芯体102作为正半母线电容C1，其内部下半部分的各个芯体102作为负半母线电容C2，只要其能够同时具有正极、负极和中点这三种接线端即可；当然，也可以采用多个该电容结构串并联应用，此处不做具体限定。
对于逆变器的交流侧而言，比如三相交流侧，当该电容结构中仅有一个芯体102时，可以采用三个该电容结构构成其交流侧滤波电容器；实际应用中，也可以直接采用具有三个芯体102的一个电容结构，只要在其内部各个芯体102已实现交流侧滤波器的连接关系即可，均在本申请的保护范围内。
该逆变器内部的其他器件及工作原理，参见现有技术即可，此处也不再一一赘述。并且，该逆变器也可以为双向变换设备，此处不做限定，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。
另外，再比如风力发电系统中常用的ACAC变换电路，其网侧、机侧和直流母线处的各个电容也可以为上述实施例所述的电容结构，其设置方式与上述内容相似，此处不再一一赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。
对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种电容结构，其特征在于，包括：壳体，以及，设置于所述壳体内部的至少一个芯体；其中：
所述电容结构的两个电极分别从所述壳体的两端就近引出。
2.根据权利要求1所述的电容结构，其特征在于，所述芯体的个数为1个时，所述芯体包括两个所述电极；
所述芯体的个数大于1个时，各个所述芯体串并联连接，形成分别位于首端和末端的两个所述电极以及两者之间的至少一个中间电极。
3.根据权利要求2所述的电容结构，其特征在于，所述中间电极分别通过相应的极片从所述壳体的任一端引出。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电容结构，其特征在于，所述壳体与所述芯体，分别为中空结构。
5.根据权利要求4所述的电容结构，其特征在于，全部所述芯体的中空部分，包裹所述壳体的中空部分。
6.根据权利要求4所述的电容结构，其特征在于，所述壳体与所述芯体的中空部分，分别位于各自的轴向中心。
7.根据权利要求4所述的电容结构，其特征在于，所述壳体的外表面上还设置有肋片散热齿。
8.根据权利要求7所述的电容结构，其特征在于，所述壳体的整体外表面以及中空外表面上均设置有所述肋片散热齿。
9.根据权利要求1-3任一项所述的电容结构，其特征在于，所述壳体与所述芯体，分别为圆柱形。
10.根据权利要求1-3任一项所述的电容结构，其特征在于，所述芯体为薄膜电容芯体。
11.一种功率变换器，其特征在于，其内部存在至少一个电容为：如权利要求1-10任一项所述的电容结构。
12.根据权利要求11所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器的主电路为：DCDC变换电路、DCAC变换电路及ACAC变换电路中的任意一种。
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