AC389AE01 HIEE300888R0001 DC链路电容器的热效应分析

　　热应力会影响智能电网中使用的直流环节电容器(DCLC)的寿命。基于金属化薄膜电容器(MPFC)技术的直流LCs是电力电子的关键部分。在电力电子系统中，DCLCs主要用于存储能量、过滤谐波和维持电压，以提供瞬时能量转移和无功功率转换功能。

　　然而，热应力对DCLCs寿命的影响并未被广泛报道。无锡电力滤波器有限公司和清华大学的一个学术-工业联合项目研究了这些影响。

　　DCLCs用于智能电网。改编自以下图片坎瓦

　　智能电网中的DCLCs

　　DCLCs具有外壳、端子、多个元件、连接铜条和绝缘区域。它们可以是扁平的或圆柱形的。这项研究集中在圆柱形DCLCs包含缠绕在心轴周围的两层金属化丙烯膜，两端带有金属电极。

　　智能电网在灵活的DC传输中使用DCLCs。它们是智能电网中换流阀的核心技术。灵活的中使用的DCLCs数量DC传输项目可能以万计，因此了解这些设备的生命周期至关重要。

　　电容结构。图片由提供孙等人。

　　影响DCLCs热应力的因素

　　大多数研究都集中在热应力如何影响DCLCs的性能，但很少有人研究热应力对其寿命的影响。在多金属氢化物发生器的研究中，结果显示温度对自我修复能力场强和寿命。对其他电容器的研究可作为考察热应力对DCLC寿命影响的参考点。

　　在DCLCs中，当元件的温度变化时，它会在薄膜上产生热应力。热应力在制造和操作电子设备时产生。DCLCs中的热应力可以通过以下方法消除热定形过程(HSPs)提供不可逆的热收缩特性。HSPs包括放置元件、热定形、冷却和元件移除。元件也通过其他HSP工艺成形。因此，有必要了解热应激对DCLCs的积极影响和工作温度对DCLCs的消极影响。

　　研究目标是热应力对DCLCs的影响

　　在这项研究中，研究人员在两种不同的热定型温度下施加热应力来研究DCLCs。击穿电压实力。他们还在五个不同的测试温度下进行了寿命老化分析，以提供不同工作温度下热应力如何影响DCLC寿命的信息。

　　分析表明，热定型工艺和工作温度引起的热应力影响DCLC寿命和击穿电压强度。

　　研究表明，将热定形温度提高5°C可将耐压能力从7000 V提高到7200 V，相当于击穿强度提高了2.86%。这种热定形温度的变化也产生了电容-3%的变化率，并且增加热定形温度也增加了DCLC内部的介电材料的结晶度和绝缘性能，导致在该测试中1700小时而不是1500小时的更长寿命。

　　电容变化率。图片由提供孙等人。

　　然而，研究人员发现，在工作温度升高的情况下，工作过程中产生的热应力会显著降低DCLC的寿命。当工作温度从55°C提高到85°C时，DCLC的寿命从4200小时下降到500小时。他们还发现，在高工作温度下，可以同时提高热定型温度(HST)的寿命，同时降低寿命。

　　这项研究为更可靠的分析奠定了基础

　　该研究得出结论，热应力在DCLC器件的电容和寿命中起着关键作用。HST是有益的，而高工作温度是有害的。因此，降低智能电网的运行温度非常重要。

　　研究还发现热应力影响自愈特性和放电机制。未来的工作可以研究热应力如何影响dclc的