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并网逆变的设计指标一般要求和光伏电池同寿命(>17年,~20年左右),从技术上来说是完全可实现,只不过附加成本较高。
光伏逆变器对电解电容要求比较高。品质不好的电解电容器严重影响整体设备的寿命。因此选择一款合适的电解电容器非常重要。
光伏逆变器对电解电容以下参数要求:容量、耐压、温度系数、漏电流、DF值等。很多公司也会对品牌有要求,因为品牌越好的电解电容器也相对更有保障一些。国内一般江海、CAPXON丰宾、康富松KFSON等都是不错的选择。
手机充电器电源电路,输入端的高压滤波电路可分为C型滤波和CLC型滤波。如图1和图2所示:
C型滤波电路通常用于功率较大的充电器或适配器,前端有独立的EMI滤波器;
CLC型滤波电路具有相对较好的EMI滤波效果,前端的EMI滤波器可简化或省略,所以CLC型滤波电路能够满足小功率的充电器体积和成本的要求,在小功率充电器和适配器中得到广泛的应用。
这两种电路中电解电容的工作状态存在较大差别。
C型滤波电路
电解电容同时吸收低频纹波和高频纹波,低频纹波即来自输入端整流管的100Hz或120Hz充电电流;高频纹波即开关逆变电路产生的的放电电流。典型纹波电流的波形如图3:
波形为低频+高频复合波,具体计算在前篇有介绍。C型滤波有时由多个电解电容并联而成,如图4。纹波电流的分配基本满足I1:I2=C1:C2,或者说并联的各电容的单位电容量承受的纹波电流相等(假设同系列的电解电容的ESR与电容量成反比,忽略C1,C2间PCB布线高频阻抗)。
CLC型滤波电路
由于C1和C2间存在一个数百UH以上的电感器L,对高频电流产生较大的阻抗,所以C1和C2的纹波电流分配将产生较大的变化。低频纹波电流的分配比例仍满足I1:I2=C1:C2,而高频纹波电流几乎完全流过I2,却不流过I1。如图5和图6所示
对低频纹波电流而言,电感器L前后电容的单位电容量上承受的纹波电流相等;而对高频电流而言,C2上承受纹波电流要远大于C1。如此综合,CLC型滤波电路中电感器L前后的电容器,单位电容量上流过的纹波电流,前端(靠近整流桥的)要小于后端(靠近开关管),实测波形如图7和图8
受空间和成本的限制,快充充电器内部的较少采用吸收和抑制雷击浪涌电压的元器件,来自电网中的浪涌能量完全由高压电解电容来承担。
对于C型滤波电路来说,并联的C1和C2同时吸收浪涌能量,产生的脉冲电压相同。
对于CLC型滤波电路来说,由于CLC电路中电感器L的存在,瞬间脉冲尖波被电感器L阻挡,导致浪涌能量大部分被电感器L前的电容器C1所吸收。图9和图10为CLC电路C1和C2在相同电容量下实测的浪涌电压波形,可见C1上脉冲电压大于C2上的脉冲电压。
根据:
如果要降低电容器因吸收浪涌能量而导致的电压升高,需增加电解电容的容量,即增加C1的容量。
综上分析,对于CLC型滤波电路,从耐纹波电流角度考虑,需增加C2的电容量,从耐雷击浪涌的角度考虑,需增加C1的电容量。由于受成本和空间的限制,快充中C1与C2的总容量又不能增加。故C1和C2在容量选择上是一对矛盾,在应用时须区分对待,有所侧重,C1选用抗雷击品,C2选用耐纹波品,当然C1和C2匹配,还需要考虑EMI的滤波性能。
华威电子的RA、RL和TC系列,具有小体积,耐高温,耐纹波和优良的抗雷击性能,是专为快充设计的高性能铝电解电容,已在快充领域有广泛的应用。
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