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DAWNCAP 电磁加热器电容的选择与应用

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zimingluo
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LV4
初级工程师
  • 2008-12-19 18:15:01
电磁加热电容的选择与应用 (DAWNCAP天明)

商用电磁灶三相全桥电路拓扑图



C1/C2:三相交流输入滤波、纹波吸收, 提高设备抗电网干扰的能力
在实际使用中,C1可以选择MKP-X2型(抑制电磁干扰用固定电容器),容量范围在3UF-10UF之间,额定电压为275V.AC-300V.AC. 采用Y型接法,公共端悬空不接地。 C2可以选择MKP型金属化薄膜电容器,容量范围在3UF-10UF之间,额定电压为450V.AC-500V.AC ,采用三角形接法。



C3: 整流后平滑滤波、直流支撑(DC-Link),吸收纹波和完成交流分量的回路。




C3和扼流圈L组成LC电路,把三相桥式整流后的脉动直流电变为平滑的直流电,供后级逆变桥及负载使用。在商用电磁灶机芯实际电路中,C3一般是由几十微法的薄膜电容器组成。该位置的薄膜电容器其实所起的作用是直流支撑(DC-LINK),负责纹波的吸收和完成交流分量的回路,而不是很多人所认为的(滤波)。几十微法的电容量,对于几十千瓦的负载来说,所起到的滤波作用是非常小的,直流母线的电压波形根本就无法变得很平滑。由于IGBT的高速开关,会产生大量的高次谐波电流及尖峰谐波电压。如果没有电容器作为谐波电流和尖峰电压的吸收,那么直流母线回路会产生大量的自激振荡,影响IGBT等的安全使用及缩短寿命时间。因此,使用薄膜电容器作为直流母线纹波电压和纹波电流的吸收是目前国内外最常用的方法之一。
例如商用电磁灶半桥20KW机型,需要的C3容量是20*1.5=30UF C3的总纹波电流是30*2=60A 全桥20KW机型,需要的C3容量是20*1.2=24UF(实际可取25-30UF) C3的总纹波电流是25*2=50A 建议实际选取的电容量及电容器能允许承受的纹波电流值不能低于上述建议值。
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C4: IGBT的尖峰电压/电流吸收、缓冲和抑制,防止IGBT击穿


C4作为IGBT的开通/关断尖峰吸收,一般用C型或者RC型接法,并接于IGBT的CE端。耐压方面一般要根据IGBT的额定电压来选择,并保留一定的电压余量。电容量方面,一般可取0.01UF-0.033UF之间,要根据电路和IGBT之间的匹配情况来选择最适合的电容量。C4位置的电容器,必须使用dv/dt值比较大的电容器型号,使用中要注意温升是否在允许范围里。如使用RC型接法,需要注意R发热量巨大,布局的时候需要R与C保留一定的空间距离,防止电容器受到过大的热辐射。


C5作为谐振电容器,与L形成LC谐振回路,把功率输送出去。在使用中要注意所选用的电容器额定电压是否足够(谐振电压跟设备功率,负载材质,磁载率,负载到电感的距离,电路Q值等有关)。如所选择的电容器额定电压值比实际谐振电压值低,那么容易出现电容器电压击穿的情况。谐振电容器的电流选择方面,最好先通过理论值计算,然后初步选择电流值,待设备功能满足要求后,让设备在最大功率的时候通过测量LC回路的峰值电流/均方根值电流的实际值后再进行调整。如果实际通过的高频电流值比电容器的额定电流值大,那么会导致谐振电容器过热运行,长期工作容易出现鼓包或者炸毁,甚至是起火的情况发生。电路的谐振频率也要在谐振电容器允许的频率范围内。​


(上图:DTR 谐振大电流半成品)
C6: 直流母线吸收电容,就地吸收,缓冲和抑制IGBT开关时产生的尖峰电压。
C6和C3同样并接于直流母线的正负极上。但是由于结构及布线回路等因数的制约,导致后端的IGBT远离C3电容,所以需要在后端的IGBT模块的电源端直接锁上一只母线吸收电容,就地吸收IGBT产生的纹波电压和纹波电流。C6在选择的时候,耐压方面一般按照IGBT的额定电压来选择。尽量选择纹波电流大,dv/dt大,杂散电感小的母线吸收电容。例如DTM 0.4UF 1UF 1.5UF 2UF等型号,额定电压1200V.DC的吸收电容器。
A 额定电压选择不当​
​额定电压选择不当,出现最多的地方是谐振电路部分(C5)。研发人员应该根据设备的额定功率,输入电压,电路拓扑,逆变控制方式,负载材质,负载磁载率,电路Q值等参数作为综合考虑后作初步计算。待样机初步达到要求后,需要用示波器加高压电压探头,实际测量一下设备在最大功率的时候,谐振电容器两端的峰峰值电压,峰值电压,均方根值电压,谐振频率等参数,用来判定所选择的谐振电容器型号及参数是否正确
B 额定电流选择不当​
额定电流选择不当,出现最多的地方是C3(直流支撑)和C5(谐振)部份。实际需要的电流值如果比电容器允许通过的电流值大,那么会造成电容器发热严重,长期高温工作,导致电容器寿命大大降低,严重的会炸毁甚至是起火燃烧。在设备研发中,可以通过专用的电流探头或其他方式,测量一下实际需要的峰值电流,均方根值电流,然后调整电容器的参数。最终可通过设备在满功率老化测试中,测量一下电容器的温升,根据电容器的温升允许参数来判定电容器的选择是否恰当。(电流测量及温升情况来综合评定​
C 接线方式不当
​接线方式不当,主要出现在电容器多只并联使用中。由于接线方式,走线距离不一致等因数,导致每只并联的电容器在电路中分流不一致。最终体现在多只并联的电容器,每只的温升都不一致。个别位置的电容器温升过高,出现烧毁的情况。因此,需要对电容器的并联使用进行合理的布线及连接,尽量要做到均流,提高电容器的使用寿命。
4 薄膜电容器使用中的波形参考



最后,本文分析了设备内部各位置的薄膜电容器所起的作用及选型原则,注意事项等等,以三相全桥商用电磁炉作为案例。随着电磁加热设备应用领域日益增大,薄膜电容器的使用要求和电性能参数也越来越高。
(DAWNCAP天明:专业提供高品质大电流谐振电容器)
60KW 电磁加热器 拓扑图:


ll91588
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  • 2008-12-19 18:45:31
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楼主的工作精神可嘉呵呵,但是广告还是发一些带点技术含量的这样别人也愿意去了解。你说呢?
zimingluo
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  • 2009-2-19 15:23:39
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顶一下下下
facts
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  • 2009-2-19 16:10:30
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点LZ留下的`bbs_链接,出来的页面
zimingluo
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YTDFWANGWEI
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  • 2009-2-25 16:35:36
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楼主,不管怎么说你的这也是广告,给你转销售区希望别见怪。
zimingluo
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好久没有来了!一晃十年了!大家还好吗?
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