bus電容壽命分析

3A3-30KBUS電容壽命的分析報告目錄電解電容的壽命問題電解電容的模型和ESR特性分析電解電容壽命的主要步驟3A3-30KBUS電容壽命的分析總結(jié)一，電解電容的壽命問題電解電容的壽命問題電解電容的失效原因，當(dāng)溫度升高時，電解電容的電解液會揮發(fā)，導(dǎo)致容值變小，漏電流增大，ESR增大；當(dāng)以上任一指標(biāo)超過規(guī)格時，我們認(rèn)為電容失效；電容的壽命取決于電解液的揮發(fā)速度。影響電解電容壽命的因素：主要熱影響（焊接，外界溫度，紋波電流）其次，還有施加高壓；施加反壓等異常影響。二，電解電容的模型和ESR特性2.1電解電容的等效電路模型電流流過電容時，會發(fā)生損耗，這個損耗主要是由電容的ESR引起。2.2電解電容ESR的特性隨著電容溫度的上升和頻率的升高，ESR減小三，分析BUS電容壽命的步驟3.1分析BUS電容壽命的步驟分析電容諧波電流計(jì)算電容的損耗和溫度計(jì)算電容壽命使用MATHCAD軟件進(jìn)行分析.通過分析PFC和INV的諧波電流得到BUS電容的諧波根據(jù)電容的諧波電流和ESR值，計(jì)算每次諧波電流引起的損耗，并求和，得到總的電容損耗,然后計(jì)算出電容的溫度.根據(jù)計(jì)算出的電容的內(nèi)部溫度，和廠商提供的計(jì)算公式求得電容的壽命。3.2諧波電流的分析方法首先求得電流的函數(shù)I=f(t)對電流函數(shù)進(jìn)行傅立葉分解求得各次諧波的有效值，就是電容的諧波的電流3.3電容損耗和內(nèi)部溫度的計(jì)算公式將每次諧波電流引起的損耗相加.計(jì)算電容內(nèi)部溫度Th,Rth為電容的熱阻其值和風(fēng)速等有關(guān),Ta表示電容表面溫度3.4計(jì)算電容壽命的公式A參數(shù)是指在參考溫度下的壽命,其值電容直徑有關(guān)B是參考溫度,對85度電容,其值為85.C參數(shù)根據(jù)電容類型由廠家Kv是指電容電壓參數(shù)，廠家提供四，3A3-30KBUS電容的壽命分析4.13A3-30KBUS電容設(shè)計(jì)要求和選用電容介紹3A3-30K設(shè)計(jì)中，要求25度條件下，電容壽命7年。RIFA公司的PEH506YEQ4180M4

1800uF*10個,正負(fù)BUS各5個ESRValue=59mOHM,at20°C100HzRIFA1800uF電容ESR和溫度,頻率的關(guān)系F(Hz)ESR(OHM)20°C30°C40°C50°C60°C4.23A3-30K主線路圖PFCINV4.3.1PFC流進(jìn)BUS電容的電流分析-I_CAP_PFCFig4.I_CAP_PFC電流諧波分析AFig1.R,S,T輸入電流RSTAsFig2.三相PFC正BUSDIODE電流RSTAsFig3.PFC流進(jìn)電容的電流I_CAP_PFCAs說明：本文以RCD滿載為例進(jìn)行分析4.3.2從BUS電容流出到逆變的電流分析-I_CAP_INVFig4.I_CAP_INV電流諧波分析Fig.3由電容流出到逆變的電流I_CAP_INVAFig.1逆變電感電流R,S,T相RSTFig.2逆變?nèi)郠_INV1電流波形ARST4.4.1時域法分析BUS的諧波電流時域分析法，是指在時域范圍內(nèi)，使用PFC電容電流減去INV電容電流，得到電容電流時域函數(shù)，對其函數(shù)傅立葉分解得到各次諧波的電流。對于PFC和INV開關(guān)頻率相關(guān)的條件下，此方法適用于PFC和INV開關(guān)頻率相關(guān)的條件下,在此條件下能夠比較精確的分析諧波電流。4.4.2運(yùn)用時域分析法分析電容諧波電流的結(jié)果AFig4.時域分析法電容電流諧波分析Fig1.PFC電容電流波形ASASAFig3.電容電流波形ASFig2.INV電容電流波形4.5.1頻域法分析BUS的諧波電流頻域分析法，是指在頻域范圍內(nèi)取I_CAP_PFC和I_CAP_INV各次諧波的正交量，作為電容電流的各次諧波。這種方法適用于PFC和INV開關(guān)頻率不相關(guān)的情況下，能夠粗略估計(jì)BUS電容的諧波,適用比較廣。4.5.2頻域分析法分析電容諧波電流的結(jié)果AFig3.頻域分析法電容電流諧波分析Fig1.I_CAP_PFC電流諧波分析AFig5.I_CAP_INV電流諧波分析A4.6兩種諧波分析方法的比較兩種方法的結(jié)果，整體上比較接近.AFig2.頻域分析法電容電流諧波分析AFig1.時域分析法電容電流諧波分析低頻電流0-60次諧波高頻60-150次諧波時域分析法32.8A1.74A頻域分析法39A1.7A4.7計(jì)算公式的參數(shù)選取諧波次數(shù)，選取最高150次諧波，計(jì)算損耗當(dāng)風(fēng)速低于1m/S，根據(jù)廠家提供經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)Rth=7.2°C/W

Kv與電容工作電壓有關(guān)，3A3-30K中BUS電壓360V，根據(jù)廠家提供參數(shù)Kv=1.49；A=6000,表示當(dāng)電容內(nèi)部溫度85°C時，電容壽命6000Hours,此參數(shù)廠家提供；B=85，表示電容溫度參考點(diǎn)，與電容溫度規(guī)格相同；C=12，廠家提供參數(shù)。4.8BUS電容的壽命分析結(jié)果以頻域分析得到的電容諧波結(jié)果進(jìn)行BUS壽命分析，假設(shè)電容內(nèi)部溫度為40°C,

50°C,60°C時，分別推算出Ploss,Ta,Life如下表.通過量測電容表面溫度，可以推算出電容壽命。3A3-30K在常溫常壓，RCD滿載條件下測得，電容表面光溫度最高為32度，因此可以根據(jù)下表判斷，電容壽命大于7年。符合設(shè)計(jì)要求。Th40°C

50°C

60°C

Ploss2.026W1.722W1.555WTa25.4°C

37.6°C

48.8°C

Life13.7年