金屬化膜電容器自愈特性研究.pdf

1、金屬化膜電容器具有工作可靠性高、儲能密度高等特點,是脈沖功率技術的關鍵器件之一,本文主要研究高方阻(R≥30?/□)金屬化膜電容器的自愈特性。
　　論文首先設計并完成了一套自愈模擬試驗平臺和自愈測試回路。利用該自愈模擬試驗平臺能對金屬化膜擊穿、自愈過程進行測試,該試驗平臺具有加壓裝置,能研究介質膜擊穿及自愈特性與壓強的關系。同時,本文研究自愈測試回路參數(shù)對自愈過程的影響,試驗結果表明:在相同條件下,隨著限流電阻減小,自愈電流峰值增

2、大,自愈持續(xù)時間減小。穩(wěn)壓電容越大,自愈電壓降落越小,電壓值越平穩(wěn)。
　　研究金屬化膜方阻對自愈特性的影響。對三種方阻均不小于30?/□的金屬化試品膜電容進行試驗研究,結果表明:金屬化膜方阻對自愈特征參數(shù)有較大影響。當壓強為3.2kPa,方阻不小于30?/□時,自愈能量分布區(qū)間為15～120mJ。隨著方阻增加,自愈能量、自愈電流峰值和自愈面積減小,自愈持續(xù)時間增加。自愈能量與方阻的二次方成反比,此結論與前人對方阻小于30Ω/□的金

3、屬化膜研究結論一致。
　　研究壓強對金屬化膜電容器自愈特性的影響。對壽命測試后金屬化膜電容器內部電容量損失分布進行統(tǒng)計,結果表明自愈能量與層間壓強具有相關性。在不同壓強條件下進行金屬化試品膜電容自愈實驗,分析壓強與自愈擊穿電壓、自愈能量、自愈面積、自愈電流峰值和自愈持續(xù)時間的關系,并運用Weibull分布模型預測金屬化膜擊穿場強的概率分布。結果表明,隨著壓強增大,自愈能量、自愈面積和自愈電流峰值均減小,當壓強大于100kPa時,減

4、小趨勢逐漸趨于平緩。根據(jù)試驗結果提出改進金屬化膜電容器外包工藝的方式來提高電容器使用壽命。工藝改進后,金屬化膜電容器壽命可提高約60％。
　　結合層間壓強及層間空氣對自愈特性的影響,分析金屬化膜自愈機理。結果表明:層間空氣影響自愈過程中電弧等離子發(fā)展過程,造成自愈點形態(tài)和自愈面積有差異;層間空氣將擴大電弧作用區(qū)域,使自愈點面積擴大。
　　最后,基于自愈面積與自愈電流焦耳熱作用的相關性,建立自愈過程的熱學等效模型,推導由自愈電