时间：2023-03-08 06:27:17
【关键词】DC-Link电容；薄膜电容；电解电容；替代
随着各国出台新能源相关政策以及新能源产业的发展，该领域的相关产业的发展也带来了新机遇，电容器作为必不可少的上游相关产品行业也获得了新的发展机遇。在新能源及新能源汽车运用中，电容器在能源控制、电源管理、电源逆变以及直流交流变换等系统中是决定变流器寿命的关键元器件。变流技术在上述系统中普遍得到运用，然而在逆变器中直流电作为输入电源，需通过直流母线与逆变器连接，该方式叫作DC-Link或直流支撑。因逆变器在从DC-Link得到有效值和峰值很高的脉冲电流的同时，会在DC-Link上产生很高的脉冲电压使得逆变器难以承受。所以需要选择DC-Link电容器来连接，一方面以吸收逆变器从DC-Link端的高脉冲电流，防止在DC-Link的阻抗上产生高脉冲电压，使逆变器端的电压波动处在可接受范围内；另一方面也防止逆变器受到DC-Link端的电压过冲和瞬时过电压的影响。
为新能源（含风力发电和光伏发电）以及新能源汽车电机驱动系统中DC-Link电容器的运用示意图图1、2。
图1为风力发电变流器电路拓扑图，其中C1为DC-Link（一般整合到模块上），C2为IGBT吸收，C3为LC滤波（网侧），C4转子侧DV/DT滤波。图2为光伏发电变流器电路拓扑图，其中C1为DC滤波，C2为EMI滤波，C4为DC-Link，C6为LC滤波（网侧），C3为DC滤波，C5为IPM/IGBT吸收。图3为新能源汽车系统中主电机驱动系统，其中C3为DC-Link，C4为IGBT吸收电容。
在上述提到的新能源领域运用中，DC-Link电容作为一个关键器件，不管是在风力发电系统、光伏发电系统还是在新能源汽车系统中都要求高可靠性及长寿命，其选型显得尤为重要。下面介绍薄膜电容与电解电容的特性对比及在DC-Link电容运用中两者的分析对比：
1.特性对比
1.1 薄膜电容
首先介绍薄膜金属化的原理，薄膜金属化技术的原理：在薄膜介质表面蒸镀上足够薄的金属层，在介质存在缺陷的情况下，该镀层能够蒸发并因此隔离该缺陷点起到保护作用，这种现象被称作自愈。图4为金属化镀膜的原理图[1]，蒸镀前薄膜介质先进行前期处理（电晕或其他方式）以便金属分子能够附着在上面。金属通过在真空状态下高温溶化蒸发（铝的蒸发温度1400?C～1600?C，锌的蒸发温度400?C～600?C），当金属蒸气遇被冷却的薄膜后凝结在薄膜表面（薄膜冷却温度-25?C～-35?C），从而形成金属镀层。金属化技术的发展提高了单位厚度的薄膜介质的介电强度，干式技术脉冲或放电运用电容设计可以达到500V/?m，直流滤波运用电容设计可以达到250V/?m。DC-Link电容属于后者，根据IEC61071对于电力电子运用电容的要求可以承受较为苛刻的电压冲击，可以达到2倍的额定电压[2]。因此使用者只需考虑其设计所需的额定工作电压就可以了。金属化薄膜电容器具有较低的ESR，使其能承受较大的纹波电流；较低的ESL满足逆变器的低电感设计要求，减少了开关频率下的震荡效应。
薄膜介质的质量、金属化镀层质量、电容器设计及制造过程工艺决定了金属化电容器自愈特性的好坏。Faratronic生产的DC-Link电容用的薄膜介质主要为OPP薄膜。
1.2 电解电容
电解电容使用的介质为铝经过腐蚀形成的氧化铝，介电常数为8～8.5，工作的介电强度约为0.07V/A（1?m=10000A），按照计算对于900Vdc的电解电容需要的厚度为12000A。然而要达到这样的厚度是不可能的，因为为了获得好的储能特性所用铝箔要进行腐蚀形成氧化铝膜，表面会形成许多凹凸不平的曲面，铝层厚度会降低电解电容的容量系数（比容）。另一方面，低电压的电解液电阻率为150Ωcm，高电压（500V）的电解液的电阻率则达到5kΩcm。电解液较高的电阻率限制了电解电容所能承受的有效值电流，一般为20mA/?F[3]。
基于上述原因电解电容的设计最高电压典型值为450V（有个别厂家设计600V）。因此，为了获得更高的电压必须用电容器串联实现，然而因各个电解电容的绝缘电阻存在差异，为了平衡各串联电容的电压，各电容必须连接一个电阻。此外，电解电容为有极性器件，当施加反向电压超过1.5倍Un时，会发生电化学反应。当施加的反向电压时间足够长，电容将发生爆炸，或冒顶电解液将外溢。为了避免该现象发生，使用的时候要在每个电容旁并上一个二极管。除此之外，电解电容的耐电压冲击特性，一般为1.15倍Un，好的可以达到1.2倍Un。这样设计师在使用时就不但要考虑稳态工作电压大小，而且还要考虑其冲击电压大小。
综上所述，可以得出薄膜电容与电解电容如下特性对比表，见表1。
2.运用分析
DC-Link电容作为滤波器要求大电流和大容量设计。如图3提到的新能源汽车主电机驱动系统就是一个例子。在该运用中电容起到退耦作用，电路特点工作电流大。薄膜DC-Link电容具有较大优势，能承受较大的工作电流（Irms）。以50～60kW新能源汽车参数为例，参数如下：工作电压330Vdc，纹波电压10Vrms，纹波电流150Arms@10KHz。
那么最小电容量计算为：
。这样对于薄膜电容设计很容易实现。假设采用电解电容，如果考虑20mA/?F，那么为了满足上述参数，计算电解电容最小的容值为：。这样需要多个电解电容并联获得该容值。
在过电压运用场合，如轻轨、电动巴士、地铁等，考虑这些动力通过受电弓连接到机车集电弓，在运输行进过程中受电弓与集电弓的接触是间续的。当两者不接触时通过DC-Link电容进行支撑供电，当两者接触恢复时过电压就会产生。最坏的情况是断开时由DC-Link电容完全放电，此时放电电压等于受电弓电压，当恢复接触时，其产生的过电压几乎就是额定工作时的2倍Un。对于薄膜电容DC-Link电容可以处理不需额外考虑。如果采用电解电容，过电压为1.2Un。以上海地铁为例，Un=1500Vdc，对于电解电容要考虑电压为：。那么要用6个450V的电容进行串联连接。若采用薄膜电容设计在600Vdc到2000Vdc，甚至3000Vdc都容易实现。此外，在电容完全放电情况下能量在两电极间形成短路放电，产生很大冲击电流通过DC-Link电容，通常电解电容很难满足要求。
另外，相对于电解电容DC-Link薄膜电容器通过设计可以达到很低的ESR（通常低于10mΩ，更低的
3.结论
作为直流支撑滤波用电容，DC-Link电容早期考虑到成本及尺寸因素大部分选择电解电容。然而电解电容受到耐压、电流承受能力（相对薄膜电容ESR高很多）等因素的影响，为了获得大容量和满足高压使用要求，则必须要用多个电解电容进行串、并联。另外考虑到电解液材料的挥发，所以要定期进行更换，新能源运用一般要求产品寿命要达15年，那么在这段时间内必须更换两到三次，因而在整机售后服务方面存在不小的费用和不方便性。随着金属化镀膜技术及薄膜电容器技术的发展，采用安全膜蒸镀技术已经可以用超薄OPP膜（最薄2.7?m，甚至2.4?m）生产出电压450V到1200V甚至更高电压的大容量直流滤波电容。另一方面通过DC-Link电容与母排整合，使得逆变器模块设计更加紧凑，大大降低了电路的杂散电感使电路更加优化。以此同时，薄膜电容制作成本在不断下降，相比电解电容更凸显其经济性，在要求工作电压高、承受高纹波电流（Irms）、有过电压要求、有电压反向现象、处理高冲击电流（dV/dt）以及长寿命要求的电路设计中，选择DC-Link薄膜电容替代电解电容将成为设计者今后设计选择的一种趋势。
注释：
①指的是DC-Link用电解电容.
②指的是DC-Link用薄膜电容，一般以OPP膜为介质.
③C3A ESR测试频率为10kHz.
④?最大峰值电流（C×dV/dt）.
⑤Imax最大允许电流有效值.
⑥C3B ESR测试频率为1kH.
参考文献
[1]Applied Films GmbH & Co.KG.《MULTIMET 650 Operating Instructions》，2001，66.
[2]IEC61071 INTERNATIONALSTANDARD For Capacitors for power electronics，2007.
[3]Gilles Terzulli，Billy W.Peace.FILM TECHNOLOGY TO REPLACE ELECTROLYTIC TECHNOLOGY，2005.
[4]厦门法拉电子股份有限公司.《薄膜电容器》for Power Electronics，AC Motors &Lamps，2013：26-40.
【关键词】能源；薄膜电容器；电解电容器；逆变器；新能源汽车
1.引言
随着工业的迅速发展、人口的增长和人民生活水平的提高，能源短缺已成为世界性问题，能源安全受到越来越多国家的重视。随着“汽车社会”的逐渐形成，汽车保有量在不断地呈现上升趋势，全球汽车行业的发展面临着能源和环保的双重压力，各个国家为了将来在世界汽车业中占得一席之地，纷纷推出了各自的的新能源汽车的规划蓝图，并大力发展新能源汽车。
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品[1]。
电机，电池和电机控制技术是新能源汽车的三大核心。电机控制技术的核心就是需要高效电机控制的逆变器技术，高效电机控制的逆变器技术则需要一个功能强大的IGBT模块和一个与之匹配的直流支撑电容器，如图1所示。
本文主要介绍薄膜电容的优点、采用的先进技术、相关的选型标准及应用分析。
2.薄膜电容的技术优点
早期直流支撑薄膜电容都是采用电解电容，随着薄膜电容技术的发展，特别是基膜本身技术的发发展和金属化采用分割的技术出现，不仅使得薄膜电容的体积在越做越小的同时，产品的耐压水平还保持在相当的水平，现在越来越多的公司采用高温聚丙烯薄膜电容器的作为直流支撑电容，一个典型的例子就是丰田公司的PRIUS车型的改进；而国内车企典型代表是比亚迪F3DM和E6，都使用薄膜电容器作为直流支撑电容。第一代丰田Prius使用的滤波电容器是电解电容器，见图2；从第二代开始，便开始使用薄膜滤波电容器组，见图3。
目前用于直流支撑的薄膜电容器，大部分是使用高温聚丙烯膜作为介质，聚丙烯薄膜电容器有如下的优点。
a.产品安全性好，耐过压能力强
由于薄膜电容器具有自愈额现象，而且薄膜电容的设计是按照IEC61071的标准，电容抗浪涌电压能力大于1.5的额定电压，加上电容采用分割膜技术，见图4，电容理论上不会产生短路击穿的现象，这大大提高了这类电容的安全性，典型的失效模式是开路。在特定应用中电容的抗峰值电压能力也是考察电容的重要指标。实际上，对电解电容而言，允许承受的最大浪涌电压是1.2倍，这种情况迫使使用者不得不考虑峰值电压而非标称电压。
b.良好的温度特性，产品温度使用范围广，可以从-40℃-105℃
直流支撑薄膜电容器采用的高温聚丙烯薄膜，具有聚酯薄膜和电解电容没有的温度稳定性，具体如下图5，图6。
从图5中可以看出，随着温度的升高，聚丙烯膜电容器容量总体是下降的，但下降的比例是很小的，大概是300PPM/℃；而聚酯膜不管是在高温阶段还是在低温阶段，容量随温度变化则大了很多，为+200～+600PPM/℃。
从图6可以看出，聚丙烯膜介质电容器的损耗随温度变化基本不变的，但聚酯膜介质电容器在低温和高温显示变化规律是不一样的。
由于聚丙烯膜介质电容器具有良好的温度特性，不管是在低温(比如说中国北方)或者高温地区(比如说沙漠地区)都可以得到正常的使用，但对于电解电容器来说，如果在低温地区，由于电解液的存在，电解液可能会凝固，电容的性能在低温的时候，性能发生较大的变化，可能导致电机控制器不能正常使用。
c.频率特性稳定，产品高频特性好
目前大部分的控制器开关频率在约10KHZ，这就要求产品的高频性能好，对于电解电容器和聚酯膜电容器来说，这个要求是个难题。具体见图7，图8。
从图7可以看出，随着频率的升高，聚酯膜介质电容器的所测容量是随着频率的上升是逐步减少的，但聚丙烯膜介质电容器则基本不变。
从图8可以看出，随着频率的上升，聚酯薄膜介质电容器的损耗急剧加大，但聚丙烯介质电容器基本不变。
d.没有极性，能承受反向电压
薄膜电容器的电极是蒸镀在薄膜上纳米级的金属，产品是没有极性的，故对使用者来说非常方便，不需要考虑正负极的问题；而对电解电容器来说，如果超过1.5倍Un的反向电压被加在电解电容上时，会引起电容内部化学反应的发生。如果这种电压持续足够长的时间，电容会发生爆炸，或者随着电容内部压力的释放电解液会流出。
e.额定电压高，不需要串联和平衡电阻
为了提高输出功率，混合动力汽车和燃料电池汽车的母线电压有不断提高的趋势。现在市场上给电机提供的电池电压典型值有280V，330V及480V，与之匹配的电容不同厂家不太一样，但大体是会选择比如450V，600V，800V，容量从0.32mF到2mF，而电解电容器的额定电压不高于500V，所以当母线电压高于500V时，系统只能通过串联电解电容器来提高电容器组的耐压水平。这样，不仅增加了电容器组的体积、成本，也增加了电路中的电感和ESR。
f.低ESR，通过耐纹波电流能力强
薄膜电容器大于200mA/μF，电解电容通过纹波电流能力为20mA/μF，这个特点能大大减小系统中所需要的电容器的容量。国内厂家比如厦门法拉主推的产品目前0.4-0.5mΩ，最大纹波电流值从几十安培到几百安培不等。
g.低ESL
逆变器的低电感设计要求其主要元件DC-Link电容器要有极其低的电感。高性能DC-Link直流滤波薄膜电容器通过把母线整合到电容器模块里，使它的自感降到最低(
h.抗浪涌电流能力强
能够承受瞬间的大电流，采用波浪分切的技术和电容镀膜加厚边技术，可以提高产品浪涌电流温度和机械冲击的能力。
i.使用寿命长
薄膜不易老化的特性决定了薄膜电容器优很长的寿命，特别在额定电压和额定使用温度下，使用寿命大于15000小时；如果按平均30Km/H，则在寿命期可以有450000Km，电容的寿命对于汽车的行驶里程是足够的。
3.薄膜电容的选择
为了达到节能的目的，提高电机的效率，减少线损，就必须把系统电压提高(见公式一)，电压提高后，可以降低通过回路的电流，由于电流可以比较低，线损就会比较低。
P线损=I2R
(1)
目前系统电压范围从100多伏到300多伏，有些公司用于大功率驱动的达到400多伏，由于控制电路自感及其在汽车在不同工况下使用的缘故，大多公司选用是额定电压450V以上的电容。
根据电机功率的不同，目前有不同的IGBT模块可以使用，同样，对于直流支撑电容器，不同的厂家也推出了不同的产品，主流薄膜电容器厂商比如厦门法拉和EP公司都推出了不容容量和结构的电容可供选择。选择时主要考虑额定容量、允许容量的偏差、额定电压、最大电压、电池电压的波动范围、开关频率、纹波电流有效值、最大峰值电流、相间续流电流大小、电机额定功率、峰值功率、环境温度、最高工作温度、最高工作海拔、散热方式和寿命要求等指标。
4.应用分析
4.1 纹波电压产生的原因
IGBT工作的时候，电路两端负载发生变化，母线上会产生纹波电流。如果没有C3电容器，那么电流将全部流经电池组，导致Ur产生波动(Ur=Iripple×r)，U=U1+Ur，所以U两端将产生较大的纹波电压，影响IGBT的正常工作。
4.2 电容器组的作用
如果在母线两端并上电容器组，当ESR+1/ωC
4.3 电容器的选择
要使ESR+1/ωC
工程应用上，可以通过计算机模拟得到系统需要的最小电容器容值。当然，如果设计前已知了电路中的最大允许纹波电压和纹波电流的有效值。那么，系统中需要的最小容值可以通过下面的公式计算：
(2)
由于系统中的滤波电流相对较大，而电解电容又有0.02A/μF的滤波电流限制，所以在开关频率较高的逆变器中一般不按最小容值选择电解电容器，而是按下面公式选择电解电容器的容值：
(3)
下面以某电机电机驱动系统是30KW的纯电动车型举例说明，驱动器上的参数为：Vw=336V； Uripple=4V；Irms=100A @10KHz。需要的最小容值为：
(4)
这个容量的薄膜电容器很容易找到。如果选用电解电容器，则需要的容量是：
(5)
由此可以得出，开关频率较高的逆变器中使用薄膜电容器可以大大减小应用中所需要的容值。
5.总结
高性能DC-LINK薄膜电容器是一种采用新的制作工艺和金属化薄膜技术的电容器，它增加了传统薄膜电容器的能量密度，即电容的体积也随之缩小。另一个方面它通过将电容器芯子和母排整合的方式来满足客户灵活的尺寸要求，不仅使得整个逆变器模块更加紧凑，也大大降低应用电路中的杂散电感，使电路的性能更加优越。电动汽车中使用的电路设计有高电压、高有效值电流、有过压、有反向电压、有高峰值电流、同时还有长寿命的要求，薄膜电容无疑是电动汽车作为直流支撑电容的最佳选择
参考文献
[1]王文伟,毕荣华编著.电动汽车技术基础[M].北京机械工业出版社,2010.
[2]TOYOTA.TOYOTA HYBRID SYSTEM THSII[J/OL].www.toyota.co.jp,2003.
[3]陈渊伟.高性能DC-Link薄膜电容器的应用及相关技术.
[4]厦门法拉电子股份有限公司产品目录,2012.
[5]陈清泉,詹宜君.21世纪的绿色交通工具-电动汽车[M].北京:清华大学出版社,2001.
[6]黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业出版社,1998,10.
[关键词]安规电容；金属化薄膜电容；损耗；自愈性；寿命；老化
中图分类号：G88 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0065-02
近年中南空管局双电源静态自动切换开关STS（Static Transfer Switch）内部滤波板电容故障频发，严重时甚至因温度过高而爆浆，并引起设备停机断电，因此对STS滤波板电容的了解和研究，对STS稳定运行有着重要的意义。
1 安规电容
1.1 安规电容的概念
STS滤波板电容主要为安规电容，安规电容具有电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全的特点，通常用于抗干扰电路中的滤波作用。
1.2 安规电容的特点
安规电容的放电和普通电容不一样，普通电容在外部电源断开后电荷会保留很长时间，如果用手触摸就会被电到，而安规电容则没这个问题。在交流电源输入端，一般需要增加安规电容来抑制EMI传导干扰，它们用在电源滤波器里，起到源滤波作用，分别对共模，差模干扰起滤波作用。
1.3 安规电容的分类
安规电容分为X型和Y型。交流电源输入分为3个端子：火线L/零线N/地线G，跨于“L-N”之间，即“火线-零线”之间的是X电容；跨于“L-G/N-G”之间，即“火线-地线或零线-地线”之间的是Y电容。
STS滤波板电容主要为X型安规电容，X型安规电容即是金属化薄膜型安规电容器，按耐压等级不同可分为X1、X2、X3，主要差别在于：
1）X1耐高压大于2.5kV小于等于4kV
2）X2耐高压小于等于2.5kV
3）X3耐高压小于等于1.2kV
2 金属化薄膜电容
2.1 概念和生产过程
金属化薄膜电容器是在真空高温条件下，把铝或锌蒸发到聚酯等上面形成薄膜，制作成金属化聚酯薄膜，然后经过自动化卷绕机卷绕成电容器芯子，再依次经过热压、芯子编带、喷金、焊接、赋能、真空浸漆、刻字、选择、检验、包装等工序制作而成的电容器，具有耐压高，高绝缘电阻，阻抗频率特性好，较低的ESR，高容量稳定性，低损耗角正切等特点。其结构如图1、图2所示。
通常，X电容多选用纹波电流比较大的聚酯薄膜类电容，这种类型的电容，体积较大，但其允许瞬间充放电的电流也很大，而其内阻相应较小。
2.2 金属化薄膜电容的损耗
金属化薄膜电容器的损耗主要由介质损耗、漏导损耗和金属损耗三部分组成。通常以损耗角正切值tanδ表示电容器损耗的大小，tanδ也称为损耗因数，是衡量电容器品质优劣的重要指标之一。
在电容器的损耗中，电容器薄膜上金属层的电阻具有很大的影响。如果金属层过厚，会造成金属层的方块电阻小于1.8欧，此种情况下电容器不会发生自愈现象，如果较大电流通过，金属化膜温度升高，电容器就会被击穿；如果方块电阻大于5欧，就说明金属层太薄，这种情况下金属层易发生腐蚀现象，导致电容器不精准，增加电容器的损耗。所以，方块电阻的最适宜阻值应在2-3欧。
在金属化薄膜电容器生产过程中只要原材料质量保证，介质损耗、漏导损耗则相对不变，可视为一常数。由此可见金属化薄膜电容器的损耗角正切值tanδ变化是其金属损耗变化引起的，其变化的是喷金接触及焊接点的接触电阻Re形成的金属损耗tanδe：
式中Xc=1/ωc，ω=2πf，f为测试频率。
【关键词】：直流电解电容；交流薄膜电容；老化
0 前言
电容在UPS系统中的应用广泛，大功率电容器主要分为交直流两种，虽然型号众多，但在线式UPS系统中，电容的功能相同的，主要用于整流滤波、稳压等。
在线式UPS的主要部分为：（1）整流器，用于将输入交流变换为直流。（有些设计还会在整流器前增加交流电容器，用于输入端滤波）（2）CB02直流母线电容，在整流器和蓄电池之后，用于维持直流母线电压稳定以及直流滤波。（3）逆变器，用于将直流母线电压逆变成交流输出。（4）CB03输出交流电容，用于输出端滤波。
直流电解电容，介质材料为三氧化二铝，铝箔为电极，用于直流滤波。交流薄膜电容介质材料为聚丙烯，用于交流滤波。如果没有电容滤波，那么UPS系统输出的电能质量会很差，无法满足供电可靠性要求。
1 电容老化击穿事故
直流电容接在整流器输出端正负极间，当电容老化击穿，则直接导致直流正负极短接，造成主回路损毁。因为此处还与蓄电池直连，故障时会直接跳开主回路进线开关和蓄电池进线开关。但此时仍可由静态开关切至旁路运行。
但一些老式的UPS，电容设置在主回路和旁路的总输出回路上，在负载之前，这种设计下，电容短路会导致负载直接失电，且无法切至旁路。
交流电容同样存在这种击穿的可能性，导致交流输出端短路。电容器老化最严重的故障就是上述击穿导致隔直失效，造成正负极极间短路。在UPS历史中，电容击穿导致设备损毁的案例不胜枚举，在排除偶然性故障后，最多的就是因为电容自然老化导致击穿。对电容器这一元件的特性认识不足，导致在预防性维修工作中，没有考虑电容寿期，最终导致巨大损失。
2 电解电容老化的原因分析
交直流电容的老化源于两个基本原理：第一是化学反应，热量和元件内部化学杂质，会导致介质材料的绝缘恶化，例如氧化物，水分，湿气，卤素等等。第二种是漏电，电容介质材料在施加电压后，虽然可以被认为是绝缘的，但仍有微小电流，这种电流即漏电流，这种电流量级非常小，但仍会导致局部热量升高或导致材料电子活跃度增加。漏电流和化学反应都会导致电容容值下降和等效电阻增加。
对于电解电容来说，老化主要源于内部电解质散失，随着电解质减少，电容值减少。工作时内部温度越高，老化过程进行越快，因此，电解电容的老化过程与其内部温度密切相关。除此之外，电容在制造过程中，难免会在内部留存化学杂质。因此，我们目前所使用的电解电容和薄膜电容，都会有这样的老化过程，因此在运行过一段时间后，电容的故障概率会逐渐增大。而且，因为一组电容器通常不止含有一个电容，整租电容中的一个发生击穿，就能导致事故发生。
另外，纹波电流的大小也是造成电容寿命降低的原因之一，由纹波电流产生的热损耗，是影响电解电容器使用寿命的重要因素，当环境温度一定时，在允许的范围内，流过的纹波电流越大，电解电容器使用寿命越短，其原因在于电解电容散热性较差，当纹波电流流过电容器时，在等效串联电阻上将电能转化成热能，因此温度上升，导致寿命降低。
相比较来说，电解电容体积远大于薄膜电容，且在寿命、安全性等方面不如薄膜电容。而且薄膜电容具有耐压高、电流承受能力强、能承受反压而且可以长时间储存等优点，因此在实际应用中，薄膜电容正在逐步替代电解电容。
3 电容寿命的估计
电容器寿命的计算有很多种方法：例如通过计算电解质剩余提交来估算剩余寿命；通过计算电容的等效串联电阻来实现损伤评估；通过计算点解电容核心温度的的理论计算方法，对于使用阿伦尼乌斯方程的电解电容寿命评估方法，并采用参数辨识的方法对电解电容的等效串联电阻进行提取，以之作为估算电解电容损伤；通过直流纹波电压和电流的基波比值，计算等效串联电阻，并在纹波电压和电流中滤除其之路成分，防止负载变化的干扰。
但是由于电容寿命评估只是一个指导原则，且理论计算只是考虑理想运行环境及固有特性前提，因此数据缺乏准确度，在使用量庞大的电容中，无法预知第一个电容会在什么时候出现故障失效，因此需要根据电容寿命的评估，在寿期末定期进行更换，才能确保供电系统安全稳定运行。
对于薄膜电容，尽可能在容值最大损失5%到10%可以进行更换，对铝电解电容最大损失15%-20%来更换，因此，在预计的电容寿期末，需要定期对电容进行测量。除此之外，还要测量等效串联电阻的值，如果该值增加较大，铝电解质电容超过200%，薄膜电容超过100%，就可以进行进一步评估，是否需要更换。
4 总结
关键词 不对称高压脉冲轨道电路 寿命分析 预防性维修
中图分类号：U284.2 文献标识码：A
不对称高压脉冲轨道电路已在现场运用将近8000多套，最早上道产品使用至今已有6年时间。为此对本轨道电路寿命进行简略分析并提出管理建议。
如图1所示，不对称高压脉冲轨道电路主要由发码器、变压器、译码器、继电器组成，其中隔离电码化设备、抑制器用于电码化区段。纵观不对称高压脉冲产品的BOM清单或组成器件，可看出大部分由电容、电阻及变压器组成。因此对于不对称高压脉冲轨道电路的寿命分析可分解为对变压器、电容、电阻等主要元件的寿命分析。
1变压器寿命分析
根据现场使用经验及变压器本身的结构表明：变压器期望寿命至少在20年以上；而不管是上世纪90年代在国内上道的25Hz轨道电路还是不对称脉冲轨道电路中使用变压器的情况来看，变压器均能持续工作在20年以上。另外，由于变压器绝缘材料的不断发展，其绝缘性能逐渐加强，也增加了变压器的寿命。
本轨道电路中变压器有5类：发码器中作为脉冲信号供电电源使用的稳压变压器、GM.BG1-80轨道变压器及BE1（2）-M扼流变压器，隔离匹配盒中使用的调整变压器，及译码器中的中继变压器。变压器采用的铁芯及QZ型漆包线绝缘等级均为B级（耐温130℃），绕制工艺中使用的绝缘材料：热缩管耐温、聚酯薄膜、青稞纸绝缘等级均为B级（耐温130℃）、有机硅管耐温180℃，防潮采用的真空浸漆材料，其绝缘等级也为B级（耐温130℃），变压器应用环境温度最高为70℃。在不发生短路或断路，过度的冲击干扰下，变压器可完全应用15年。变压器工艺及材料控制通过ISO9001质量管理进行控制。
2电容寿命分析
不对称高压脉冲轨道电路器材中使用了大量的电容，而电容的种类主要由薄膜电容、陶瓷电容、电解电容组成。多数电容器在理论上没有寿命的问题，只有液态介质或介质在施加电压后出现介电系数下降才出现寿命问题。最明显的是铝电解电容，当电解液干涸或漏泄时，电容量下降，影响电容寿命。
本轨道电路采用日本红宝石YXF系列的电解电容，红宝石YXF系列电容的特点为寿命长，其寿命指标为105℃/2000h～10000h。根据电解电容寿命计算公式：
但是实际上电容由于温度变化、冲击、干扰等原因，随着所用频率及时间的增加，电容实际寿命可能低于理论寿命。
薄膜电容主要使用的种类为CBB电容（金属化聚乙烯薄膜电容）、CL20A（金属化聚酯膜薄膜电容），薄膜电容在高温下具有高而稳定的绝缘电阻、并在宽的温度范围内具有良好的电容稳定性。薄膜电容的寿命比电解电容的寿命要长的多。铁路运用的电容寿命通常≥5年。
3电阻寿命分析
电阻只有在发码器中使用，分为线绕电阻及金属膜电阻等，发码器电子盒电路板中均使用金属膜电阻，而外部的限流电阻（GM.RT-30）为被釉线绕电阻，选用的额定功率都远远大于其工作正常功率，保证了其工作寿命。通常电阻的寿命都比较长。
4寿命管理
通常规定轨道电路寿命管理周期为15年。虽然变压器在正常运用环境下能达到15年，但正如上文所述，电容等实际寿命远低于15年。因此，轨道电路若想达到15年寿命，就需要通过预防性维修来实现。
经分析，变压器寿命可保证，可定为故障修（即故障性维修）；二元差动继电器作为终端设备，检修周期为3年；如果测试指标正常则继续使用，但应适当加强维护。其余有电容元器件的器材，为5年一次检修，检修时应换下部分老化电容；若检修正常并继续投入使用后，应适当加强维护。
而的一些工作环境，如绝缘节情况、电缆连接、道床情况等则应根据轨道电路日常养护规则以及铁运【2008】142号文件《铁路信号维护规则》进行维护。
其它寿命管理措施应根据厂家提供的相关文件执行并实施。
参考文献
[1] 张德全.站内不对称脉冲轨道电路[J].铁道学报，1984（3）.
【关键词】双面金属化；膜箔结构；大电流；高dV/dt
1.引言
薄膜电容器是电子整机和电器、电力设备必不可少的基础元件，广泛应用于音像设备、家用电器、汽车电子、电器设备等领域。随着电子工业和信息技术的高速发展，薄膜电容器的市场需求越来越大，对电容器的结构、技术性能、可靠性水平，以及耐压、耐流、高频损耗等性能指标提出了越来越高的要求。以铝箔为电极的电容器，具有端面接触好，流通电流大的特点，铝箔和单面金属化薄膜为结构的电容器在市场上使用多年，应用广泛，性能稳定，但随着镀膜工艺的发展，近年来，开发了薄膜上双面蒸镀金属的工艺，双面镀金属的薄膜与单面镀薄膜相比，具有流通电流更大的特点。笔者根据铝箔和双面镀金属的薄膜具有的上述特点，开发出一款可以承受大电流，高dV/dt、低损耗的电容器。
2.电容器的构造及原理
2.1 双面镀金属化薄膜
金属化薄膜，是在真空条件及高温下，将金属蒸发为气体沉积在薄膜基材的表面而形成复合薄膜的一种工艺。根据电容器的设计参数要求，如耐电压，耐电流值，调整金属层厚度，薄膜上的金属层厚度一般是几十纳米。如图1所示，在薄膜的双面上蒸镀金属，比单面镀薄膜增加了电流流过的横截面积，因此在单位时间内流过的电流更大[1]。
2.2 电容器的结构
从图2可以看出：
1）为电容器芯子是由金属化薄膜，铝箔，或者薄膜根据电容器的设计由机器卷绕而成。
2）为引出线，是由焊接机焊接在喷金层面上，安装在电路板上。
3）为环氧树脂，包封电容器芯子，避免空气湿气进入电容器芯子内部，也有阻燃作用。
4）为喷金层即金属颗粒层，经过特殊的工艺，粘附在芯子端面，介于芯子端面和引线之间，起连接二者，导通电流的作用。
5）为塑料外壳，固定电容器外形尺寸，有阻燃作用。
2.3 内部芯子结构
图3中，铝箔做为外电极，双面金属化薄膜是内电极，聚丙烯薄膜做介质。此设计的优点在于，铝箔做外电极，与端面接触好，耐大电流，抗脉冲能力强；双面金属化做内电极，增加了电流的横截面积，流通大电流，并且金属化薄膜具有自愈性，可恢复性，不易电晕，耐高交流电压的特点。结构上，内部芯子设计为内串式，即两个电容串联在芯子内部，此设计可以承受更高的直流和交流电压。
2.4 工艺制造过程
工艺制造过程简图如图4。
薄膜和铝箔为原材料在机器上卷绕成圆柱体，在一定的温度、压力、时间的条件下热压成扁形的芯子，然后用纸胶带包住电容器芯子，只露出芯子端面，在露出的端面上喷金属，利于引线焊接在端面上，喷金完的电容器芯子在一定的温度和时间下，进行热处理，除去电容器内部的湿气，然后在机器上焊接引线，装上塑料外壳，灌封环氧树脂，填充整个外壳，在组装机内进行预烘，保证环氧料干燥，再进行外观检查，检查出歪脚，毛刺，外观环氧，脚距不符合的产品，外观合格的产品进行后固化，使环氧树脂固化，电容器性能更加稳定，然后在电容器侧面打印标志，再进行电参数测试，检验，最后包装、发货。
3.相关实验
额定电流是由击穿模式决定的脉冲电流（峰值电流，即由dV/dt所限制的）和连续电流（以峰峰值或有效值表示）组成，当使用时，需确认这两个电流都在允许范围之内。
3.1 连续电流
由于电容器存在损耗，在高频或高脉冲条件下使用时，通过电容器的脉冲（或交流）电流会使电容器自身发热，使电容器的温度升高。通过监测电容器表面温度的变化，来测试流经电容器的电流。电容器表面温升的测试方法如图5。
在环境温度是常温下，测试典型频率下典型容量的电流值发（如表1）。
3.2 dV/dt值
通过电容器的脉冲（或交流）电流等于电容量C与电压上升速率的乘积，即I[2]=C×dV/dt，从此公式可以看出dV/dt是描述瞬间脉冲电流的参数，dV/dt值大，说明承受瞬间脉冲电流的能力比较强。
根据公式：放电电阻值[2]设定放电电阻值，得出dV/dt数值。一般情况下，Vp=UR，若工作电压（Vp）低于额定电压（UR），电容器可以工作在更高的dV/dt场合。试验中对电容器进行一定数量的充放电，然后测试电容器的性能，得出如表2所示数值。从表2数据可以看出，相比于其他类型的薄膜电容器，此结构的电容，dV/dt值比较高。
4.产品参数
经过一系列的实验验证，此款电容器不仅有良好的电流，抗脉冲特性，还满足以下性能参数，如表3所示。
5.结语
此款电容不仅具有箔式电容耐大电流以及端面接触好，抗脉冲能力强，高dV/dt值的特点，也具有金属化膜的可自愈性，不容易电晕，耐高电压，耐大电流的特点，可以应用在不同交流电压，高频大脉冲，大电流的场合，目前已经在市场上投入使用，性能良好，可以满足客户端的要求。
参考文献
[1]包兴，胡明.电子器件导论[M].北京理工大学出版， 2001.
[2]陈季丹，刘子玉.电介质物理学[M].机械工业出版社， 1982.
[3]GB/T 2693-2001电子设备用固定电容器（第1部分）：总规范[S].
关键词：电力电容器全膜发展
1概述
20世纪60年代后期，随着聚丙烯电工薄膜的出现，电力电容器很快地从全纸介质经过纸膜复合介质向全膜介质发展，产生了全膜电力电容器。欧美发达国家在20世纪80年代初就已经实现了全膜化，而当时我国才开始进行全膜电容器研究。20世纪80年代中后期，我国的主要电容器生产企业（桂林电力电容器厂、西安电力电容器厂、上海电机厂电容器分厂）分别从美国通用电气公司（GE）、爱迪生公司和西屋公司引进了全膜电容器制造技术和关键设备，经过消化吸收和改进，我国在20世纪90年代中期也实现了全膜化。
全膜电容器具有以下优点：
①击穿场强高（平均值达240MV／m），局部放电电压高，绝缘裕度大；
②介质损耗低（平均水平为0．03％），消耗有功少，发热少，节能，而且运行温升低，产品寿命长；
③比特性好（平均为0．2kg／kvar），重量轻，体积小；
④运行安全可靠。由于薄膜一旦击穿，击穿点可靠短路，避免发生由于纸介质击穿碳化造成击穿点接触不良而反复放电造成电容器爆裂的严重故障。
由于全膜电容器的显著特点，因此，一出现就得到了的推广应用，产品也得到了不断的发展。目前，先进国家的全膜电容器的设计场强已达到了80MV／m，比特性已达到了0．1kg／kvar。我国的制造企业也正在努力研究、提高全膜电容器的技术水平。
本文就主要影响全膜电容器技术水平的三个主要因素，介质材料、结构、工艺进行简要分析。
2介质材料
全膜电容器的固体介质材料是聚丙烯薄膜，液体介质材料是芳香烃类的混合油，目前大多数企业使用苄基甲苯、苯基乙苯基乙烷，也有少数企业用二芳基乙烷。
2．1聚丙烯薄膜
聚丙烯薄膜最早由GE公司在20世纪70年代初应用在电容器上，而且GE公司首创了电力电容器用聚丙烯薄膜生产技术（管膜法）。此后，西欧出现了平膜法生产技术。目前，我国引进了10多条管膜法和平膜法生产线，可以生产粗化膜（单面粗化和双面粗化）和光膜（主要用于自愈式电容器），薄膜厚度最小可达4μm，全膜电容器所用的膜厚通常在10μm以上。
经过20多年的发展，国产的聚丙烯薄膜性能与先进国家的已经处于同一水平上，无论是电性能、机械性能还是工艺性能都基本接近，有的性能甚至超过先进国家的水平。以国内电容器生产企业常用的15μm厚的粗化膜为例，国产膜与进口膜性能比较列于表1。
随着全膜电容器技术水平的提高，厚度薄的聚丙烯薄膜的应用越来越大，例如12μm及以下的薄膜将占主导地位。厚度减少后，薄膜制造厂的质量控制难度将会增大，当然薄膜的性能稳定性也会受影响。从国家标准GB／T12802－1996《电容器用聚丙烯薄膜》的规定中可见，12μm膜的（元件法）直流介电强度中值比15μm的低20MV／m（6％），10μm膜的的比15μm膜的低30MV／m（10％）。更主要的是薄膜越薄，电弱点越多，接GB／T12802－1996的规定，12μm以上的薄膜电弱点≤0．5个／m2，而10μm的≤0．6个／m2。如果按2m2／kvar计算，则一台200kvar电容器可能会有多达200个的电弱点，即200个绝缘缺陷。对于高场强电容器，由于运行的场强提高了，选用更薄的薄膜，电容器的损坏几率也会提高。因此，聚丙烯薄膜的性能必须得到提高以后才能应用到更高电场强度（60MV／m以上）的全膜电容器。实际上，某些厂家薄膜的性能指标，比如介电强度和电弱点远高于国标要求值，只是在质量稳定性上需加强控制，即可满足高场强电容器的要求。
从试验的统计得出，降低粗糙度可有效提高薄膜的电气强度，减少电弱点。随着电容器生产工艺的提高和液体介质的发展，浸渍问题已经得到解决。因此，为了提高薄膜的介电强度和减少电弱点，应该使用单面粗化膜或粗糙度更小的薄膜生产高场强全膜电容器。即薄膜制造企业今后应重点控制介电强度和电弱点这两个指标。
2．2液体介质
液体介质应渗透到电容器固体介质内的所有空隙，消除产品内的残存气体，提高产品局放性能。因此，对液体介质的基本要求有三个方面：
①介电强度高，一般要求达到60kV／2．5mm以上；
②析气性好，能够溶解和吸收更多气体；
③粘度低，能够充分浸渍和渗透聚丙烯薄膜。
目前普遍使用的苄基甲苯、苯基乙苯基乙烷和二芳基乙烷都能满足以上要求，只是二芳基乙烷的粘度较高，低温性能稍差。
如果用于生产高场强电容器时，液体介质中还必须加入添加剂，以提高液体介质的抗老化性能。
3结构
全膜电容器主要有两种基本结构，一种是隐箔式结构（也叫引线片式结构，如图1a），另一种是凸箔式结构（如图1b）。
为了改善电极的边缘电场畸变，非凸出的铝箔电极边缘通常进行折边处理，尤其在凸箔式结构中普遍采用。由于隐箔式结构需要引线片引出电极，存在接触电阻和尖角，而且不适宜进行折边处理，因此，随着场强的提高，已逐渐淘汰，现基本采用凸箔式带折边的结构。
固体介质通常由两层或三层粗化的聚丙烯薄膜组成。介质的厚度对电极边缘的电场畸变有影响，因此在选择时要注意。
电极边缘的电场强度Ee可按下式计算：
式中：εm—固体介质相对介电常数；
εy—液体介质相对介电常数；
d—电极间距离；
δ—铝箔电极厚度；
E—均匀处的电场强度
从（1）式中可见，铝箔折边，相当于使δ增加一倍，因此，使边缘电场下降到折边前的（30%左右）。相反，如果选用较厚的聚丙烯薄膜或选用三层聚丙烯薄膜时，会使电极间的距离d增大，从而使边缘电场畸变加剧，不利于产品运行。
实际应用中，有的企业为了减少产品的串联数，提高了元件电压，在基本保持电场强度（E）不变的情况下，选择了较厚的薄膜或选择三层膜结构。理论和试验数据表明，这种结构的局部放电性能最差，实际的运行损坏情况也证明了这一点。另外，有的企业为了降低薄膜弱点重合的概率，选择三层膜结构；从理论上分析，三层膜结构确实可以减少弱点重合的概率，但三层膜结构势必要使用厚度更薄的薄膜，薄膜的性能（介电强度、电弱点）将会影响其效果，甚至适得其反。三层膜结构即使可以减少弱点重合概率，实际应用中还有一个因素必须考虑。在产品进行出厂耐压试验时，极间施加2．15Un的试验电压，如果三层膜中的一层存在电弱点时，所有电压加在另外两层膜上，以等厚的三层膜设计场强为55MV／m分析，其试验耐受场强由118MV／m只上升到177MV／m，而薄膜浸油后的击穿场强通常在200MV／m以上，即此台电容器有可能通过出厂试验而将隐患带到电网中。两膜结构时，若其中一层存在电弱点时，其试验耐受场强将上升到236MV／m，即出厂试验时就可将有弱点的产品挑出，而保证出厂产品的质量。实际应用中，三层膜结构的产品出厂合格率确实高于两膜结构，但其早期损坏率也高于两膜结构的产品。
无论是两层膜结构还是三层膜结构，最好选择厚度相同的薄膜。
4工艺
电力电容器制造包括四个方面的工艺：机加工工艺；元件卷制工艺；真空浸渍工艺和油处理工艺。其中后三者为电力电容器的专业工艺。机加工工艺只影响产品外观质量，油处理工艺影响液体介质的性能和质量。下面重点分析元件卷制工艺和真空浸渍工艺。
4．1元件卷制工艺
元件卷制是在净化间内，利用卷制机，将固体介质材料（聚丙烯薄膜）和电极材料（铝箔）卷制成为元件的过程。
在元件卷制工艺中，洁净度单位空间中悬浮的尘埃的颗粒是影响产品质量的最主要因素，尤其对全膜电容器而言，由于薄膜具有静电吸附的作用，很容易吸附环境中的尘埃。如果吸附的是导电性颗粒，会使极间电场畸变或产生浮动电位从而使介质击穿；如果吸附的是非导电性颗粒，颗粒在电场作用下会首先击穿从而使介质也击穿。
4．2真空浸渍工艺
真空浸渍是利用加热抽真空的方法将电容器内的水份和气体排除后，注入合格的液体介质的过程。
真空浸渍工艺要解决两个关键问题，一是如何尽可能地排除水份和气体；二是如何使液体介质能够充分渗透产品内的所有空隙。
根据真空理论，真空度越高，气体的排除越彻底。但是，即使把真空度提高到1．33×10－1Pa，空隙的气体分子密度仍高达3．2×1016个／m3，如果进一步提高到1．33×10－4Pa，气体密度仍达到3．2×1013个／m3。再加上真空罐内表面和产品表面的吸附气体，想通过抽真空的办法彻底排除气体和水份是不可能的，也是不经济的，实际生产中，真空度最高只到1．33×10－1Pa。通过两种途径解决这个问题，一是利用液体介质的溶气能力将残存的气体溶解；二是在注入液体介质的同时，继续抽真空。随着全膜电容器的电场强度的提高，必须采用边注油边抽真空的方法。
前面已经分析过，薄膜之间具有静电吸附作用，要使液体介质充分渗透到薄膜之间确实很困难，但是压力浸渍工艺的应用有效地解决了浸渍问题。目前，实际应用中的压力浸渍工艺有两种方式；一种是油位差压力浸渍；另一种是利用外力的压力浸渍。
油位差压力浸渍如图2所示。其高度差通常只有3m左右，因此压力只有0．3MPa左右，而且顶上的储油罐必须破空。油位差压力浸渍工艺时间较长。
利用外力的压力浸渍如图3所示。其压力可任意调节，可利用强压力进行浸渍，而且不需破空，油路处于密封状态。由于利用了强压力，因此浸渍彻底，而且工艺时间较短。
如果压力浸渍工艺效果能进一步提高，则对聚丙烯薄膜的粗化要求可以降低，进而使薄膜的性能提高，提高产品可靠性。
5结论
全膜电容器的技术水平的提高，必须重点研究解决以下四个方面的问题：
①聚丙烯薄膜的性能必须提高，尤其是厚度规格小的薄膜，随着电场强度的提高，薄膜的介电强度和电弱点尤其重要；
②电容器结构的选择必须综合考虑材料的性能和工艺水平；
③真空浸渍过程必须实现边注油边抽真空；
随着电力、电子技术的普及和提高，高频脉冲电容器、直流高压电容器、高压并联电容器等特种电容器的需求量越来越大。其用途主要有以下几个方面。，全国公务员公同的天地
．高压并联电容器：该电容器是为输压、变压线路使用的高压开关柜专门配套的高压电力电容，以改善线路功率因素为目的。
．高频脉冲电容器：该电容器功能是利用电容器储存的能量产生脉冲大电流。主要用于电磁加速器、核聚变、脉冲激光电源等性能试验装置。
．直流高压电容器：该电容器主要在高电压大容量电压换流电源中作滤波电容器用。
二、国外、国内高压金属化薄膜电容器的发展状况及市场状况
近几年来，国外一些厂家开发、研制出的该类型电容器已形成批量生产和投放市场使用。而我国虽然有众多的电容器生产厂家，但该类型的电容器在生产方面还刚刚起步，其品质也无法与国外一些厂家生产的产品进行比较，其品质差别和市场占有率主要如下；
．国外该类型电容器的发展及市场状况：现在国外具有先进水平的生产厂家有、、等公司，这些公司生产的电容器主要特点是在恒定容量和恒定电压下，其尺寸和重量均为国产的一半，其使用寿命确保在年以上。现公司已开发、研制出万伏高压并联电容器并投入使用，现占领国内市场。
．国内该类型电容器的发展及市场状况：现在国内的生产家生产的同类型电容器产品其尺寸和重量均比国外的产品要大得多和重得多，其使用寿命在年到年之间。到万伏的高压并联电容器还在研制中，未能进行批量生产并投入使用。
三、投产电容器的目的及项目：
．投产目的：为了满足国外、国内市场对具有高电压、大电流负载承受能力、高安全性的金属化薄膜高电压电容器越来越大的市场需求，对该类型的电容器的开发、研制和对现有电容器生产设备及工艺技术的改造也势在必行。针对此现像，公司经研究自身在国际上的销售网络优势，决定出资引进国外先进设备，以满足国外、国内市场对该类型电容器越来越大的需求，填补国内空白、不足之处。
．电容器项目及其用途如下：
高电压并联电容器：该电容器是为到万伏输压、变压线路使用的高压开关柜专门配套的高压电力电容，全世界需求量非常大。我国在此方面尚属空白。如：中国的三峡工程、平顶山，沈阳和西安高压开关厂为万伏输压、变压线路项目配套的开关柜采用电容全部从国外进口。
小型化高频脉冲电容器及直流高压电容器：可用于电磁加速器、核聚变脉冲激光电源等性能试验装置及冲击电压、电流发生装置。
四、高压金属化薄膜电容器投产后市场预测：
因国内对金属化薄膜高电压并联电容器、高频脉冲电容器、直流高压电容器的需求量越来越大且其现在供给状况为全部依靠进口，故如该类型产品在国内生产，将具备很强的市场竞争力。其市场销售预测为：
高电压并联电容器：现国内为万伏输变线项目配套采用该电容全部从国外进口。预计我公司产品推出市场后年到年内将占领国内一定的份额。
．高频脉冲电容器、直流高压电容器现国内电力机车配套采用该电容全部从国外进口。预计我公司产品推出市场后年到年内将占领国内一定的份额。
五、投产所需引进的全自动卷绕机设备及其技术要求
．金属化薄膜高压并联电容器、高频脉冲电容器、直流高压电容器因其使用强场非常高，承受的冲击电流非常大，所以对电容器的耐电压强度、电晕起始电压特性要求非常高，因此电容器元件在卷制过程中应尽可能保持恒张力和尽可能避免膜层间有空隙和皱纹产生。
．国外瑞士麦塔全自动卷绕机在设备上采用了新型的接触压辊、避震系统和张力自动跟踪系统。在保持恒张力卷制元件的同时，接触压辊压在卷制元件上面，这样可以除去膜层间空隙和膜皱纹。通过该技术，结果电容器元件的电晕起始电压大大提高，从而使电容器在保持同等寿命或更高寿命的条件下增加了产品的可靠性并减少了元件的体积，提高了使用电压，完全满足了生产金属化薄膜高压并联电容器、高频脉冲电容器、直流高压电容器所必需具备的条件。
薄膜电容器仍未投产
传闻：薄膜电容器4季度开始贡献业绩。
记者连线：记者致电江海股份证券部，工作人员表示薄膜电容器还未正式投产，因此还无法贡献业绩。
江海股份（002484）2010年9月上市，主要产品为铝电解电容器系列产品及其主要的原材料化成箔，是国内铝电解电容业的龙头企业，拥有国内生产厂商中最齐全的产品种类。
2012年受制于宏观经济疲软公司工业类电容开工率不足，以及内蒙古化成箔募投项目投资遇电价上涨，公司业绩下滑影响，半年报显示上半年公司营收4.85 亿元，同比下滑2.44%；净利润4496.69 万元，同比下降15.24%；但从单季度来看，公司2 季度净利润2994 万元，环比实现99.27%的增长，同比降幅也明显收窄，综合毛利率连续2 个季度上升，这表明公司经营状况正在好转。公司预计三季度归属于上市公司股东的净利润变动区间6743万元至9271万元，变动幅度—20%至10%。
2011年8月该公司宣布了一项超募资金使用计划：公司使用2亿元超募资金设立全资子公司，投建高压大容量薄膜电容器生产线，建成后将为江海新增100万只/年的薄膜电容器产能。整个项目由10条生产线组成，项目建设周期为30个月，计划在2013年12月投产。项目建设完成后预计实现销售收入5.65亿元，实现年平均税后利润6641万元。
薄膜电容器是江海股份上市后正式涉足的新产品。江海股份目前产品以铝电解电容器为主，但毛利率只有21%左右；而A股目前主营薄膜电容器的公司法拉电子毛利率却能达到35%以上。去年江海股份营业收入达到10.4亿元，但净利润只有1.1亿元；同期法拉电子营收13.3亿元，净利润2.8亿元，毛利率的差距十分明显。
据悉，该公司目前已经建成1条生产线，记者连线工作人员表示还未正式投产，而在投资者互动关系平台上，公司表示薄膜电容器今年销售量很小，对公司业绩贡献很少。预计明年量产，开始贡献业绩。
华虹计通：
项目节点推迟将影响全年业绩
传闻：项目节点推迟将影响全年业绩。
记者连线：记者致电华虹计通证券部，工作人员表示客观来说项目节点推迟也将影响全年业绩。
华虹计通（300330）作为射频识别技术的电子收费与支付系统解决方案设备供应商，该公司于6月19日登陆创业板，发行价为15元，首日开盘价15.5元。当时该公司被多家券商称为“城市轨道交通AFC系统的龙头”，“优秀的AFC系统提供商”，但就在上市不到一个月的时间里，华虹计通半年度业绩公告，半年报数据显示该公司上半年归属于上市公司股东的净利润为1585.79万元，而去年同期净利润为2081.72万元，同比下降23.82%。
公司披露表示，业绩下降一方面是由于项目节点的影响，同时销售收入中毛利率相对较低的AFC系统业务收入占比较大；另一方面是由于应收账款大幅增加，计提的资产减值准备增加。
而在10月13日公司公告的三季报数据中再次表示受部分项目节点的影响， 公司2012 年1—3季度主营业务收入较上年同期略有下降， 因此营业利润出现一定幅度下降。三季报预告今年三季度盈利约：2057万元—2191万元，比上年同期下降约18—23%。至于全年业绩，公司方面表示客观来说也将受到项目节点推迟的影响。
但在二级市场上，该股票作为一只次新股，盘子小，股价9月份在发改委密集批复多个城市轨道交通建设刺激下，连续出现强势放量涨停，之后随大盘出现回落，考虑到稳增长是未来一段时间中国经济主旋律，基础设施建设尤其是城市轨道交通建设将在稳增长政策下扮演重要角色，投资者可以短线关注。
美盛文化：
上市奖金将计入三季度
传闻：公司获1686万上市奖金计入3季度业绩。
记者连线：记者致电美盛文化证券部，工作人员确认该消息属实。
美盛文化（002699）于2012年9月11日登陆资本市场，公司是国内主要的动漫服饰制造商之一，专注于动漫衍生品细分产品动漫服饰的开发、生产和销售，主要产品包括迪士尼形象动漫服饰、电影形象动漫服饰、传统节日动漫服饰以及装饰头巾等。
该公司在国内动漫服饰行业中居于前列。2009年动漫服饰年销售收入在1000万元以上的大型企业约20家，占市场份额60. 5%。而公司2009年销售收入已达1.25亿，堪称行业的龙头企业之一。由于公司在规模上已大幅超越国内的绝大多数同行企业，这使得公司在上游采购和订单争取中具备一定优势，同时，这为公司未来实现外延扩张奠定了基础。
公司此次IPO共募集42628万元，公司拟以募集资金21350万元投资“动漫服饰扩产建设项目”，完全达产后新增1000万套动漫服饰的产能（2011年公司的动漫服饰销量为455.04万套），预计正常年营业收入33999万元，净利润9818万元。
而公开数据显示，该公司上半年实现净利润仅923.75万元，9月15日该公司公告，获得地方政府1686万元的上市奖励，而这无疑为公司今年的业绩增添了一抹亮色。根据美盛文化的公告，这笔1686万元的奖励将一次性计入公司2012年营业外收入，这也意味着今年公司将因此增加1000万元左右的收益，单从数字上看，这笔收益将超过公司今年上半年实现的净利润。
而从公司最近三季报预告来看，1—9月份归属于母公司所有者的净利润为4750万元—5000万元，同比增长1%—5%。而该笔奖金计入三季度无疑将对三季度业绩产生积极的影响。
沧州明珠：
两项锂电隔膜专利获批
传闻：沧州明珠专利申请已获批。
记者连线：记者致电沧州明珠证券部，该公司工作人员表示在已申请的5项专利中，2项有关锂电隔膜的专利已获批。
沧州明珠（002108）于2007年1月24日登陆资本市场，主营业务为PE管材、BOPA薄膜的生产和销售，2009—2011年实现净利润1.02亿元、1.16亿元、1亿元。
沧州明珠于去年7月推出定向增发预案，公司拟向包括控股股东东塑集团在内的投资者发行不超过4000万股，不低于8.16元/股，募集资金总额不超过32640万元，用于投资建设“年产19800吨聚乙烯（PE）燃气、给水用管材管件项目”和“年产2000万平方米锂离子电池隔膜项目”。
在该次募投项目的可行性分析报告中表示，研发人员经过2年多的研发探索，目前已突破相关技术瓶颈，掌握了多层复合锂电池隔膜的生产工艺，申请的5项发明专利已被受理并进入实质审查阶段，而记者通过连线该公司证券部，目前有关锂电隔膜的2项专利已经获批。
公司2012年半年报显示，公司实现营业总收入81351.73万元，较上年提高9.23%；营业利润6783.96万元，利润总额6868.70万元，归属上市公司股东的净利润5268.74万元，分别较上年提高28.48%、27.23%、24.83%，实现每股收益0.16元。公司在PE管道销售持续增长的同时，锂电隔膜也开始贡献利润。
关键词:SVG;单元串联；链式结构；直流电容；
Abstract: at present, the industry within SVG is used mostly unit series chain structure, the main circuit wiring way both star also have triangle, dc power unit let is used mostly electrolytic capacitors. Because of electrolytic process limit, and inherit ripple current ability is limited, capacitance capacity to meet first choice capacitance bear ripple current requirements, general is according to the size of the power according to 5000 UF-7000 UF / 100 KW to design. Within the industry there are also firms that choose to use film capacitor, because film capacitance small volume, rated voltage, high ripple current tolerance ability, has the very good prospects for development.
Keywords: SVG; Unit series; The chain structure; Dc let;
中图分类号： TM53文献标识码：A 文章编号：
0.引言
目前行业内SVG大多采用单元串联链式结构，主回路接线方式既有星型也有三角形，功率单元直流电容大多采用电解电容。而我公司10KV电压等级小容量SVG采用星型连接方法，功率单元电容选择使用电解电容，容量选择遵照每安培额定电流50UF-70UF。如果更大容量SVG选择电解电容，会造成功率单元电容太多、结构笨重、设计复杂、电流负载分配不平均等问题。
现在业内有公司SVG功率单元直流电容用薄膜电容，由于膜电容体积小、额定电压高、纹波电流耐受能力强，具有很好的发展前景。采用膜电容作为功率单元直流电容，容量选择将不再受到电容纹波电流的耐受能力限制。但是膜电容的成本大大高于电解电容，如果按照等容量方式替换电解电容既没有必要，还会大大提高装置成本。
现在从SVG原理、接线方式、对系统的影响、装置成本等几个方面对电容容量选择做理论仿真研究。在PSCAD开发环境下建立仿真模型，本次仿真目的是SVG发出电流、直流电容容量、接线方式，并不涉及具体优化控制算法，因此控制采用开环发出无功电流的方式。
1. 星型连接方式
建立星型连接SVG主电路模型，每相10个单元串联一共30个，每个功率单元直流电容容量设定为6000uF，采用PWM方式，开关管频率600Hz。仿真在增加SVG发出无功的同时来观察功率单元直流电容电压波动和发出电流谐波含量大小。
图1 星型连接SVG主电路结构
逐渐增加SVG发出无功，从0 MVar，2.5MVar，3.2MVar三个无功大小分别分析，下图为SVG发出无功3.2MVar时的谐波含量和单元直流电压波动情况，上面是谐波含量，下面是单元直流电压波动情况：
图2SVG发3.2M无功时的谐波含量和单元直压波动
仿真结果表明：
1） SVG发出无功很小的时候电流谐波含量很小，单元直流电压波动基本稳定；
2） SVG发出无功2.5 M左右，SVG发出基波无功电流接近150A（绿色波形），产生20A左右的2次谐波（紫色），单元直流电压在1000V-1100V范围内波动。此时电容容量比电流为6000/150=40uF/A；
3） SVG发出无功3.2 M左右，SVG发出基波无功电流接近170A（绿色波形），产生100A左右的2次谐波（紫色），单元直流电压在900V-1100V范围内波动。此时电容容量比电流为6000/170=35uF/A。
2. 三角形连接方式
建立三角形连接SVG主电路模型，每相10个单元串联一共30个，每个功率单元直流电容容量设定为1000uF，采用PWM方式，开关管频率600Hz。仿真在增加SVG发出无功的同时来观察功率单元直流电容电压波动和发出电流谐波含量大小。
图3 三角形连接SVG主电路结构
逐渐增加SVG发出无功，从0 MVar，2MVar，5.1MVar三个无功大小分别分析，下图为SVG发出无功5.1MVar时SVG角外电流lan和角内电流iia的谐波含量以及单元直压波动情况：
图4 SVG发5.1MVar无功时的谐波含量和单元直压波动
仿真结果表明：
1） SVG启动稳定后，发出无功很小的时候输出电流各次谐波含量也很小，单元直流电压波动基本稳定在1700V左右。
2） SVG发出无功2MVar左右，SVG发出角内电流iia基波分量接近70A（蓝色波形），产生45A左右的3次谐波（棕色），角外电流Ian基波分量接近120A（蓝色波形），谐波含量很小。单元直流电压在1600V-1850V范围内波动。此时电容容量比电流为1000/70=14uF/A。
3） SVG发出无功5.1MVar左右，SVG发出角内电流iia基波分量超过160A（蓝色波形），产生110A左右的3次谐波（棕色），角外电流Ian基波分量接近280A（蓝色波形），只有5次谐波10A左右（紫色波形）。单元直流电压在1450V-2100V范围内波动。此时电容容量比电流为1000/160=6uF/A。
3. 结论
SVG通过连接电抗器直接挂网，因此设计主回路参数必须考虑装置与电力系统之间的影响。根据以上仿真研究的结果，如果SVG采用星型连接方式，则功率单元电容容量最小每安培50uF以上。因为电容容量越小（小于40uF/A），单元直流环节纹波电压越大，此纹波电压通过PWM逆变会使SVG装置输出较大含量的2次谐波。
如果SVG采用三角型连接方式，则功率单元电容容量可以大大减少。虽然单元直流环节纹波电压比较大，但是由于三角型连接方式每相之间3次谐波互相抵消，SVG实际输入电力系统的谐波很小。
在实际SVG参数设计中，综合考虑技术和成本等因素，建议按容量细分：10kV/10MVar以下容量的装置采用星型连接方式，每相串联10-12个单元，每个单元采用电解电容，电容容量按照每额定安培50uF-70uF选取，既满足SVG装置和电力系统需要，也满足电解电容纹波电流需要。10kV/10MVar以上容量的装置采用三角型连接方式，每相串联18-20个单元，每个单元采用膜电容，电容容量按照每额定安培10uF左右选取，既满足系统技术性能需要也不会显著增加装置成本。
参考文献
[1] 沈斐，王娅岚 . 大容量STATOM主电路结构的分析和比较 . 电力系统自动化，2003，8
[2] 姜齐荣. 新型静止无功发生器建模及控制的研究 [ D ]. 北京：清华大学，1997.