變頻器用鋁電解電容器
 

一、引言

變頻器主要用在電動(dòng)機(jī)中以改變轉(zhuǎn)速。以往，對(duì)電動(dòng)機(jī)的認(rèn)識(shí)是有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩種，直流電動(dòng)機(jī)，要改變轉(zhuǎn)速是容易的，但必須用整流子和電刷，價(jià)格十分昂貴，而且檢修更難。交流電動(dòng)機(jī)的價(jià)格低廉，檢修也不太難。根據(jù)電源頻率就定下轉(zhuǎn)速，所以，要改變轉(zhuǎn)速就有困難。因此人們開發(fā)了變頻器，因?yàn)樽冾l器的輸出頻率很容易控制，只要控制輸出頻率就可以改變交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在使用電動(dòng)機(jī)的機(jī)器中，轉(zhuǎn)速的控制十分必要，因此，開始采用變頻器交流電動(dòng)機(jī)。

空氣調(diào)節(jié)器、電車、電梯、鼓風(fēng)機(jī)、抽水機(jī)、起重機(jī)、工作機(jī)械等大多數(shù)都要控制機(jī)械的轉(zhuǎn)速。除此以外，日光燈、機(jī)器、不間斷電源等都離不開變頻器，變頻器的應(yīng)用已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，因此，迫切要求變頻器急速發(fā)展和改進(jìn)。

二、變頻器電路

1、通用變頻器電路

各種工作機(jī)械和樓房換氣扇、工廠生產(chǎn)設(shè)備使用數(shù)量很大的電動(dòng)機(jī)，因此，為了控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而制造了的可變速調(diào)節(jié)總效率高的通用變頻器在顯著增加，這種通用變頻器的輸入電路是交流200V三相平滑電路，用功率晶體管提供電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用交流電，如圖1所示。

圖1  通用變頻器電路

電路輸入平滑部所使用的鋁電解電容器，通常的額定電壓為350V～450V，需要良好的耐紋波電流性能。對(duì)電解電容器的選擇，需根據(jù)機(jī)器的輸出容量的大小而定，當(dāng)輸出容量大時(shí)，單個(gè)或并聯(lián)使用螺紋端子形式的鋁電解電容器，當(dāng)輸出容量小時(shí)，用印刷基板類型并聯(lián)使用。選擇電容器時(shí)還需要考慮電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電容器兩端的電壓會(huì)上升，因此，決定額定電壓時(shí)要特別注意。

另外，在這電路中，以蓄電池替代電容器后就成為無(wú)停電電源電路，當(dāng)停電時(shí)，蓄電池的直流電流作為電源就可以供給交流輸出。

2、空氣調(diào)節(jié)器用的變頻器電路

在日本，從1983年開始，以舒適和省電為目的，在一般家庭用空調(diào)中已經(jīng)采用變頻空調(diào)，并形成批量生產(chǎn)，銷售數(shù)量大幅度增長(zhǎng)。我國(guó)的家用變頻空調(diào)起步較晚，直到1997年底，國(guó)產(chǎn)家用變頻空調(diào)都是用進(jìn)口散件組裝的。到2000年，國(guó)內(nèi)家用變頻空調(diào)才正式開始進(jìn)入千家萬(wàn)戶。變頻空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)主要是節(jié)能，同時(shí)提高了空調(diào)的舒適性。

表1  空調(diào)用變頻器的電路方式和電解電容器規(guī)格

輸入	代表電路例	電解電容器
		C1C2			C3
		額定電壓/V	額定容量/μF	紋波電流/A	額定電壓/V	額定容量/μF	紋波電流/A
單相100V		250	330～680	3～8（60Hz）	330V	1300～2200	3～6（120Hz）
單相200V		350	70～220	3～6（60Hz）	350V	1300～2200	3～6（120Hz）
3相200V					350V	470～1000	2.1～4.5（120Hz）

圖2  空調(diào)器用的標(biāo)準(zhǔn)電路

空調(diào)用變頻器的輸入平滑，用的也是鋁電解電容器，根據(jù)交流電源輸入大致分為表1所示的電路方式。

在表中，特別是進(jìn)入單相100V、200VAC初段的電容器C1、C2，由于功率因數(shù)高，要求低容量，并且具有承受非常高的耐紋波電流的性能，同一般電源電路相比，需要高耐溫、低損耗的電容器。

為了滿足對(duì)電容器的要求，目前已經(jīng)開發(fā)并批量生產(chǎn)低損耗陽(yáng)極箔及耐高溫、高電導(dǎo)率的電解液。

空調(diào)器用的標(biāo)準(zhǔn)電路如圖2所示，單相交流輸入經(jīng)過倍電壓整流后變成直流，直流用變頻電路變換成三相交流，由三相交流電動(dòng)機(jī)供給壓縮機(jī)而使其轉(zhuǎn)動(dòng)。這是根據(jù)控制電路對(duì)三相交流頻率的變化來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)各變頻空調(diào)制造商的要求和國(guó)外同類產(chǎn)品的情況，變頻空調(diào)用大型鋁電解電容器的技術(shù)特征如下所述:

（1）體積小，是一般產(chǎn)品體積的2/3；

（2）高電壓，耐大紋波電流；

（3）引出方式特殊，屬接插件快插式連接，便于安裝與維護(hù)；

（4）可靠性和安全性高，鋁殼底部防爆，從整機(jī)角度考慮應(yīng)當(dāng)為*產(chǎn)品；

（5）電容器的使用條件惡劣，一般安裝于室外掛機(jī)內(nèi)，環(huán)境變化幅度大，且大多數(shù)整機(jī)呈間隙運(yùn)行狀態(tài)，因此要求電容器性能十分穩(wěn)定。

3、電車用的變頻電路

圖3  電車用的變頻電路

圖3為電車用的變頻電路的一例，這是用直流送電的情況。然而在交流送電時(shí)，在這種電路的前端再接入整流電路即可。

變頻器所使用的鋁電解電容器，大多數(shù)使用在非常嚴(yán)酷的條件下，因此要求鋁電解電容器不僅具有良好的高低溫特性和耐紋波特性，而且必須是長(zhǎng)壽命。