基于加速退化数据的金属化膜脉冲电容器可靠性分析

 基于金属化膜脉冲电容器的失效机理，研究了基于加速退化数据的金属化膜脉冲电容器可靠性评估问题，给出了一个该型电容器的加速退化失效模型和参数统计推断方法。基于试验数据可求得该型电容器可靠性模型中未知参数的估计值分别为9.066 9×10^{-8sup>和0.022 1，将该值代入失效分布函数即可确定电容器的失效模型，由此模型求得该型电容器充放电20 000次的可靠度为0.972 4。使用这种分析方式对金属化膜脉冲电容器进行可靠性分析将更能节省试验时间和费用。}     

金属化膜脉冲电容器的可靠性评估

 为更加高效地评价自愈式高储能密度金属化膜脉冲电容器的可靠性水平,提出了一种基于步降加速退化试验的金属化膜脉冲电容器可靠性评估算法。对步降加速退化试验进行了阐述,深入探讨了可靠性评估中的关键步骤——试验数据折算过程。在此基础上,提出了基于伪失效寿命的步降加速退化可靠性评估算法和基于随机退化轨迹的步降加速退化可靠性评估算法,最后利用具体实例对该方法的有效性进行了验证。结果表明,与现有方法相比,该方法在保证评估精度的基础上,试验时间可以缩短45%。     

加速退化试验下金属化膜脉冲电容器可靠性评估

 分析了金属化膜脉冲电容器的失效机理。根据金属化膜脉冲电容器加速退化数据,研究了其可靠性评价问题。基于疲劳失效的Birnbaum-Saunders模型,建立电容器失效分布函数。根据试验数据可求得该型电容器可靠性模型中参数估计值,并将该值代入失效分布函数即可确定电容器的失效模型,求得该型电容器充放电20 000次的可靠度为0.972 4。使用这种分析方式对金属化膜脉冲电容器进行可靠性分析将更能节省试验时间和费用。     

自愈式金属化膜脉冲电容器耗损失效模型

 自愈式金属化膜脉冲电容器广泛应用于各类激光装置的能源系统中，它的可靠性直接影响到系统的可靠性与运行费用。在参考国外相关研究方法的基础上，分析了金属化膜脉冲电容器的失效机理，提出了一种新的耗损失效模型-Gauss Poisson模型，该模型将电容器的损耗分成自然损耗和突发损耗，与脉冲电容器传统的寿命分布模型Weibull模型相比具有预测更为精确的特点，而且基于该模型的寿命试验具有设计简单、时间较短、费用较低等优点，是一种较好的退化失效模型，应用前景较为广阔。     

综合多种信息的金属化膜电容器可靠性评估

 金属化膜电容器是惯性约束聚变激光装置能源系统最重要的元器件之一,其可靠性水平对整个装置的可靠性和运行维护费用有着重要的影响。在分析金属化膜电容器失效机理的基础上,采用Wiener过程对其性能退化过程进行建模,得到了其寿命分布。在此基础上,提出了一种综合性能退化数据和寿命数据的可靠性评估方法。给出了一种评估精度的分析方法,对综合评估方法和基于性能退化数据评估方法的精度进行了分析,结果表明,综合评估方法的评估精度高于基于性能退化数据的评估方法的评估精度。     

基于耗损失效模型的金属化膜脉冲电容器可靠性评估

 高储能密度金属化膜脉冲电容器是惯性约束聚变装置的关键元器件，由于其“自愈”特性，在短时间内很难得到它的失效数据。通过分析电容器的失效机理，给出了金属化膜脉冲电容器的一个耗损失效模型，推导了该模型的失效概率密度函数和分布函数，并利用电容器的性能衰退数据对其进行了可靠性分析。所选的某型金属化膜脉冲电容器未知参数估计值为0.000 119 4和0.006 7，将该值代入失效分布函数和概率密度函数中，从而确定电容器的失效模型，由此模型求得该型电容器充放电10 000次的可靠度为0.988 5，预计寿命为23 461次充放电。在工程实践中使用该模型对该型电容器进行可靠性分析可节约大量的试验成本。     

基于高储能密度电容退化数据的可靠性评估

 根据强激光能源模块高储能密度电容器在工作过程中，受到连续冲击而使退化失效具有累积效应的特点，提出了利用产品运行过程中性能参数退化的信息，用复合Poisson过程对退化轨道建模并进行可靠性评估的方法。给出了模型参数的矩估计和电容器的平均退化量、可靠度、平均寿命等可靠性指标评估的Bootstrap仿真过程。并通过实例说明了该评估方法在工程中的应用。基于电容退化信息的可靠性评估方法，可以在极少甚至没有寿命数据的情况下给出客观可信的评估结果，在理论和应用上都具有重要的价值。     

基于性能退化数据的超辐射发光二极管可靠性评估研究

作为光纤陀螺仪中的关键元件与薄弱环节,超辐射发光二极管(SLD)的可靠性在很大程度上决定了光纤陀螺仪的可靠性。针对其长寿命特点,研究了基于性能退化数据的可靠性评估方法。在对SLD失效机理分析的基础上,提出用正态-沣泊松复合随机过程模型对产品在环境应力作用下的退化特性进行建模,基于所得模型,由SLD的性能退化信息估计模型中的参数进而评估得到SLD可靠性指标。克服了传统可靠性分析方法依赖寿命数据的缺点,能够在没有寿命数据的情况下评估得到SLD的可靠性指标,从而节约大量的试验经费和时间。     

全膜脉冲电容器电热老化分析

全膜脉冲电容器是脉冲功率系统的重要储能单元,其寿命影响着整个系统的可靠性。在脉冲工况下,全膜脉冲电容器的失效多为突发失效,且寿命的分散性较大。为探究全膜脉冲电容器老化失效机理,开展了其寿命试验及电场与温度场的仿真。利用LTD基本放电单元（Brick）实验腔体对电容器进行寿命测试并获得失效电容器,分析了失效电容在不同故障形式下的失效原因,并利用有限元分析软件对电容器局部“电场易畸变”区域进行了电场仿真,说明上述区域存在的畸变电场是发生绝缘介质击穿的主要原因;对电容器进行温度场分析,发现电容器温度与充放电频率成正相关,温度最高点位于电容器几何中心处附近,在充放电频率较低时,电容器温升不明显,说明在较低充放电频率下,电容器绝缘介质老化以电老化为主,而非热老化。     

基于贝叶斯的智能电能表可靠性评估方法

针对具有高可靠、长寿命特点的智能电能表,应用加速退化试验方法进行可靠性评估是一种有效的方法。开展加速退化试验过程中,在高加速应力激发下,一方面可观测到智能电能表的性能退化,也可能出现智能电能表的整表失效。如何融合智能电能表加速寿命试验过程中的整表失效数据、性能退化数据转化得到的伪寿命数据,从而进行智能电能表的综合可靠性评估,是智能电能表可靠性评估急需解决的问题。本文研究提出基于贝叶斯方法的智能电能表可靠性评估方法,给出融合智能电能表的整表失效数据、伪寿命数据的数据处理方法及计算模型,探讨了伪失效数据计算方法、整表失效数据与伪失效寿命数据相容性检验方法等。     

高储能密度电容器

 电容器是脉冲功率设备的重要储能元件，提高电容器的储能密度能有效地减小脉冲电源的体积。根据箔式结构电容器的缺点及其击穿机理，采用金属化膜和混合膜结构技术,研制出了两种高储能密度高压脉冲电容器，储能密度分别超过800J/L和500J/L。     

高场强下金属化膜电容器绝缘电阻特性

分析了高电场强度下金属化膜电容器绝缘电阻的特点,得出高电场强度下金属化膜电容器绝缘电阻是电容器介质膜泄漏和自愈过程的综合反映。针对高场强下的应用条件提出一种金属化膜电容器绝缘电阻的测试方法,并对高场强下电容器的绝缘电阻进行测试。测试结果表明:在300~400 V/m工作场强范围内金属化膜电容器绝缘电阻随工作场强增大会急剧减小,由于自愈的作用,绝缘电阻下降幅度随场强增加会逐渐变缓;在20~50 ℃工作温度范围内,金属化膜电容器绝缘电阻随温度升高会急剧减小,同样由于自愈的作用,绝缘电阻下降幅度随温度增高会逐渐变缓。分析得出,高温高场强下金属化膜电容器介质膜泄漏将会导致电容器电压出现明显下降,影响电容器和脉冲功率系统的储能效率。     

Electrical conduction of metallized BOPP films based on revised Poole–Frenkel effect

In high energy density capacitors, the electrical conduction in the dielectric may result in the leakage and the reduction of the energy efficiency. This paper investigates the electrical conduction mechanism of metallized biaxially oriented polypropylene (BOPP) film based on a revised Poole–Frenkel (PF) effect and field-enhanced carrier mobility. The field-enhanced carrier mobility which is not taken into account in traditional PF effect is investigated in the revised PF effect based on the carrier hopping mechanism. Moreover, the coefficient of the PF effect (β_PF) which stands for the variation of the barrier height is discussed. Experiments are performed to measure the electrical conductivity of the BOPP film under different electric fields. Influencing factors such as metallized electrodes, the interlayer pressure in the winding, and the crystallinity may decrease the conductivity. With a fitted jump distance of 0.6 nm, the calculated conductivities based on the revised PF effect do match well with experimental results.     

应用于脉冲功率系统的高储能密度电容器

介绍了现有技术条件下脉冲电容器的各种性能参数及其测试方法,包括储能密度、寿命、保压性能、绝缘电阻等;同时介绍了元件的主要分析测试手段,如大电测试、保压测试等,并研究了后处理工艺、介质系统优化和绝缘系统优化对电容器性能的影响。在此基础上,面向不同应用条件如大电流放电、长寿命、真空环境等,对高储能密度脉冲电容器进行研究,并给出相应的性能参数、限制条件和发展前景。研究结果表明:50 kV/20 F的电容器,可实现120 kA/80 s的大电流输出,并通过-50~60 ℃的高低温考核;基于绝缘系统优化的浸渍型脉冲电容器,充放电寿命为干式结构的2~3倍,储能密度为2.0 kJ/L时,寿命大于1 000次,储能密度为1.3 kJ/L时,寿命大于10 000次;1.4 kJ/L高储能密度电容器,可以工作在气压小于10-3 Pa的真空条件下,输出电流达100 kA。