重复频率脉冲电容器寿命测试平台

通过建立脉冲重复频率寿命测试平台研究ms级脉冲放电领域的脉冲电容器的寿命特性。平台采用的输出功率为30 kW重复频率充电机, 其输出电压0~12 kV;脉冲放电回路采用晶闸管作为开关, 最高重复频率为100 Hz;负载采用电阻和电感调节回路波形。通过该测试平台可以研究各个阶段的经历时间和重复频率对电容器寿命特性的影响以及重复频率工况下脉冲电容器的失效机制。     

重复频率电容器寿命测试平台

研制了一种主要用于测试电容器在不同电压下短路放电寿命的测试平台,采用谐振充电、脉冲变压器升压和可控火花开关相结合的技术路线,可在2.5 nF负载电容器上得到超过100 kV的高压,短路放电采用可控火花开关,最大放电电流约7 kA,最高重复频率为50 Hz,输出电压和重复频率都可调节,可测试在不同电压、不同重复频率和不同工作时间下电容器的失效机制。通过计算机控制平台的运行,可自动记录工作次数,方便统计电容器寿命。     

金属化膜脉冲电容器寿命特性

从热处理工艺、电极结构设计及工作场强等方面对电容器寿命性能加以分析与试验研究。结果表明:金属化膜电容器热处理温度的选择需要综合考虑膜的收缩以及电极厚度;对应不同方阻,热处理温度存在一个最优值,在该值下电容器可获得最佳的自愈性能,进而达到较长的工作寿命;在不同工作场强下,需权衡电极边缘局部放电以及膜中自愈产生的容量损失比例,优化电极结构。在电极结构、热处理工艺等参数优化设计的基础上,研制出的1.0 kJ/L电容器达到10 000次的大电流充放电寿命。     

金属化膜脉冲电容器寿命特性

从热处理工艺、电极结构设计及工作场强等方面对电容器寿命性能加以分析与试验研究。结果表明：金属化膜电容器热处理温度的选择需要综合考虑膜的收缩以及电极厚度;对应不同方阻,热处理温度存在一个最优值,在该值下电容器可获得最佳的自愈性能,进而达到较长的工作寿命;在不同工作场强下,需权衡电极边缘局部放电以及膜中自愈产生的容量损失比例,优化电极结构。在电极结构、热处理工艺等参数优化设计的基础上,研制出的1.0 kJ/L电容器达到10 000次的大电流充放电寿命。     

电压反峰对脉冲电容器寿命特性的影响

以金属化聚丙烯膜电容器电压反峰为研究对象,探讨了脉冲电流对电容器寿命的影响机制,通过对电容器在不同电压反峰系数下进行寿命测试,研究了电压反峰系数与电容器寿命之间的关系。研究结果表明：当电压反峰系数在10%～65%时,电容器寿命成指数下降。基于试验结果,通过统计分析的方法,拟合出寿命随电压反峰系数变化的经验公式,可以用来预测不同反峰系数下金属化聚丙烯膜电容器的寿命特性。     

电压反峰对脉冲电容器寿命特性的影响

以金属化聚丙烯膜电容器电压反峰为研究对象,探讨了脉冲电流对电容器寿命的影响机制,通过对电容器在不同电压反峰系数下进行寿命测试,研究了电压反峰系数与电容器寿命之间的关系。研究结果表明:当电压反峰系数在10%~65%时,电容器寿命成指数下降。基于试验结果,通过统计分析的方法,拟合出寿命随电压反峰系数变化的经验公式,可以用来预测不同反峰系数下金属化聚丙烯膜电容器的寿命特性。     

通过电容器层间压强的增强提高电容器寿命

通过对圆柱体电容器内部压强进行计算分析,研究提升电容器寿命的方法。首先分析得出,电容器内部层间压强的提高可以减小自愈能量,降低脉冲放电过程中的电容量损失,因此可以提升电容器寿命。其次,提出了电容器内部层间压强的计算模型。试验结果表明：通过合理的热处理工艺,电容器寿命可提高30%; 当外包膜层数从20层增加到100层时,电容器寿命提高38%。     

通过电容器层间压强的增强提高电容器寿命

通过对圆柱体电容器内部压强进行计算分析,研究提升电容器寿命的方法。首先分析得出,电容器内部层间压强的提高可以减小自愈能量,降低脉冲放电过程中的电容量损失,因此可以提升电容器寿命。其次,提出了电容器内部层间压强的计算模型。试验结果表明:通过合理的热处理工艺,电容器寿命可提高30%;当外包膜层数从20层增加到100层时,电容器寿命提高38%。     

脉冲功率应用中的金属化膜电容器寿命预测

分析了金属化膜电容器的寿命特性,根据电容器寿命Weibull分布、可靠性分析和影响因素等建立了从元件到整机的电容器寿命预测模型。通过电容器元件和整机的寿命试验,验证了该预测模型的适用性。研究结果表明:储能密度0.5kJ/L下寿命达到6万次以上;储能密度0.95kJ/L下寿命达到2万次以上;通过新技术措施改进,2.0kJ/L下寿命达到1000次以上。     

脉冲功率应用中的金属化膜电容器寿命预测

分析了金属化膜电容器的寿命特性, 根据电容器寿命Weibull分布、可靠性分析和影响因素等建立了从元件到整机的电容器寿命预测模型。通过电容器元件和整机的寿命试验, 验证了该预测模型的适用性。研究结果表明：储能密度0.5 kJ/L下寿命达到6万次以上;储能密度0.95 kJ/L下寿命达到2万次以上;通过新技术措施改进, 2.0 kJ/L下寿命达到1000次以上。     

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。