1、电解电容器从信息电子技术走入电力电子技术

 

电力电子技术经历了电子管的无线电和工业电子学时代,变流机组时代,晶闸管的经典电力电子技术时代、以开关电源为标志的现代电力电子技术时代和即将开始的以宽禁带功率半导体器件引领的射频电力电子技术时代。

 

电解电容器也从最开始的适应无线电时代的纸筒封装晶体管时代的小体积需求;变流机组和晶闸管似乎与电解电容器无缘;

 

开关电源问世标志着电力电子技术进入了现代电力电子技术,电能转换不再是变流机组、不再是电子管变流器,也不再仅仅是晶闸管变流器。

 

由于电力半导体器件不再像晶闸管、二极管那样只能靠阳极反向电压关断,而是可以用控制极信号关断电力半导体器件。

 

这时的电力电子电路的控制模式和工作状态发生了本质性变化。从电流源功率变换器变为电压型功率变换器,而且随时随地可以任意的关断电力半导体器件。这时,直流母线需要具有良好的“全频段”低阻抗特性,而直流电源不具备这个特性,需要在直流母线并联电容量比较大的电容器。如变频空调、电视机、变频器、逆变焊机、光伏逆变、电机驱动器、电动汽车车载充电器、充电桩、智能电网的SVG等据需要中、大型电解电容器。甚至电子照明同样需要大量的电解电容器。

 

现代电力电子技术时代需要电解电容器能够承受越来越高的有效值电流、良好的高频特性、进一步减小到体积,更长的寿命和更高的工作温度。

 

现在的电解电容器似乎可以满足现在电力电子电路对电解电容器性能的要求。

 

2、射频电力电子技术对电解电容器提出更高的要求

 

随着宽禁带电力半导体器件不如实用化,电力电子电路的开关频率至少要提高一个数量级,中小电解电容器需要满足开关频500kHz的需求,需要在1MHz具有良好的低阻抗特性。要求电解电容器不仅具有更高的电流耐受能力和小体积,最关键的是要设法降低电解电容器的寄生电感,而且要减小一个数量级甚至两个数量级,现有的制造方式将不再满足要求。如果电解电容器不能适应这一技术要求,电解电容器在射频电力电子技术领域将处于辅助其他电容器的地位。

 

射频电力电子技术用电解电容器不仅仅是体积更小的电解电容器,而是需要具有更低寄生电感、可以承受更高纹波电流、可以耐受更高温度的电解电容器。

 

3、电解电容器的未来

 

电解电容器的发展也将遵循奥林匹克精神“更快、更高、更强”。更快就是要具有更低的寄生电感,更高则是具有更高的电流耐受能力,更强则是适应各种严酷工作条件冲击。

 

如现在的固态铝电解电容器,可以将相同耐压电解电容器的单位电容量的耐电流能力提高一个甚至两个数量级;通过负极延伸电解电容器中心部位强迫冷却,提高耐电流能力;通过叠片式制造技术消除卷绕式固有的卷绕寄生电感,只剩下物理长度的寄生电感;通过二次甚至多次含浸、老化,基本消除液态电解电容器老化不良的固有瑕疵。

 

未来:甚至可以借鉴穿心电容器理论实现“穿心电解电容器”进一步削弱由于物理长度产生的寄生电感;可以借鉴薄膜电容器的无感制造技术,实现卷绕芯子的“无感”化;将钉卷后的芯子进行正极箔“化成”,再含浸电解液,极大的减小了老化过程产气量,极大的减小由于老化不良的漏电流引起的凸底甚至内爆现象。有利于提高电解电容器的可靠性和运行寿命,大大地减小电解电容器的失效率。

 

如果能设法提高电解电容器的比容一个数量级,则可以实现高压(如400V甚至更高)的超级铝电解电容器,替代现有耐压仅仅2.7V的双电层超级电容器,极大的提高超级电容器的可靠性和运行寿命。如有有朝一日,能量密度达到或超过100Wh/kg的“电池级”超级电容器,就可能会替代现有的大部分动力电池,因为不需要大量的串联或很少串联,电储能系统的可靠性会极大地提高!

 

一切一切,在于电解电容器研发、设计、制造专家学者的智慧与努力,将梦想变成现实。

 

 

——— 全系列 完 ————

 

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《Hi,我是电解电容器》之一:电容器不是用来玩的

《Hi,我是电解电容器》之二:电解电容器是时代需要的产物

《Hi,我是电解电容器》之三:最初的电解电容器

《Hi,我是电解电容器》之四:晶体管电路需要小型电解电容器

《Hi,我是电解电容器》之五:电解电容器封装形式的变化

《Hi,我是电解电容器》之六:电解液的革新

《Hi,我是电解电容器》之七:加强了安全性的强制措施

《Hi,我是电解电容器》之八:开关电源让电解电容器飞速发展

《Hi,我是电解电容器》之九:电源适配器需要的电解电容器

《Hi,我是电解电容器》之十:变频器、新型能源与智能电网

《Hi,我是电解电容器》之十一:电子照明给了电解电容器第三次飞速发展机会

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