1、佛山市肯博电子有限公司Member of CABO HK Group CABO Electronic(FS)Ltd.肯博電子(佛山)有限公司 CABO HK 集团成员 焊机用电容器选型指引1选型指引1.1 温度等级为了在产品设计时，产品的设计温度与要求温度一一对应，把产品的使用温度划分为几个等级。 A 级：120以上B 级：105120C 级：95105D 级：8595E 级：85,70,55.1.2 设计基本原则1 在高温下使用的产品在设计时要考虑降额使用。2 温度超过常规使用温度时，材料上要考虑用新的材料（耐高温材料） 。3 在工艺上要注意定型效果，定型不要太紧，定型应力要均匀。1.3 产
2、品设计规则1A 级产品用新型耐高温材料（纸或其它耐高温材料） 。2B 级产品用 MPET 材料，芯子结构采用箔式结构。3C 级产品选用 MPET 材料或复合介质（MPET 和 MPP） 。热定型不要太紧。产品降额使用。4D 级产品佛山市肯博电子有限公司Member of CABO HK Group CABO Electronic(FS)Ltd.肯博電子(佛山)有限公司 CABO HK 集团成员 选用的材料纵向收缩率不要太大。选用 MPP 材料。材料的结晶度要高。产品散热性能要好。5E 级产品按常规产品设计文件附：电压温度参考曲线 2.应用说明2.1 举例说明（案例 1）：采用金属化薄膜电容进行
3、的全波段的的吸收和滤波感应加热逆变电路的应用方案2.1.1：引言感应加热电源广泛应用于金属工件表面及局部淬火、退火、电机、阀门的钎焊、钨钼和铜钨合金的烧结以及金、银的熔炼等，随着功率半导体 IGBT 快速发展， 感应加热电源得到快速发展，感应加热电源工作环境比较恶劣，其负载决定了工作频率变化巨大，从而使感应加热设备的输出功率变化大，这样在选取 IGBT 吸收保护电容和滤波电容尤为重要，现介绍采用金属化薄膜电容进行的全波段的的吸收和滤波的应用方案。2.1.2: 感应加热电源的原理和典型电路图感应加热电源原理为产生交变的电流，从而产生交变的磁场，在利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。如图 1.1
4、：500 20 40 60 80 107080901060 PETP佛山市肯博电子有限公司Member of CABO HK Group CABO Electronic(FS)Ltd.肯博電子(佛山)有限公司 CABO HK 集团成员 图 1.1 感应电流图示主电路结构框图如图 1.2 所示：图 1.2 感应加热电源主结构框图采用金属化薄膜电容进行的全波段的的吸收和滤波的感应加热电源主电路图，如图 1.3所示佛山市肯博电子有限公司Member of CABO HK Group CABO Electronic(FS)Ltd.肯博電子(佛山)有限公司 CABO HK 集团成员 感应加热电源的主电路
5、图 1.32.1.3：薄膜电容在主电路图的应用,举例说明：A:30KW 设备C1：直流支撑电容（LL 型 1000uF /800VDC/）1 只C2：中高频谐波吸收（LS 型 50uF/800VDC/）2 只C3：高频谐波吸收（S 型 1uF/1200V）2 只C4：开关管上的吸收（SO 0.02uF/1200VDC）2 只C5：谐振电容（根据客户负载决定其容量及耐压值，一般可选取的规格为0.1uF1uF;4000VAC6000VAC）B:50KW 设备C1：直流支撑电容（LL 型 1000uF /800VDC/）1 只C2：中高频谐波吸收（LS 型 100uF/800VDC/）2 只C3：高
6、频谐波吸收（S 型 1uF/1200V）2 只C4：开关管上的吸收（SO 0.02uF/1200VDC）2 只C5：谐振电容（根据客户负载决定其容量及耐压值，一般可选取的规格为0.1uF1uF;4000VAC6000VAC）2.1.4：薄膜电容安装位置（拓扑结构）对谐波吸收的作用A:C1 在电路中主要担当整流后的滤波和储能，其与 IGBT 之间的导线距离尽量控制在3050CM，由于导线上电感的存在（3050nH）,高次谐波电流会迅速衰减.B:C2 在电路上主要担当中高频率谐波的吸收，其与 IGBT 之间的导线距离尽量控制在815CM，同时在电容上加并电阻（47K/5W）,以 RC 方式进行吸收
7、。C:C3 在电路中主要担当高频谐波吸收，它是直接安装在 IGBT 模块上的。D:C4 主要是在一些硬开关控制电路中采用，直接在单管上作尖峰吸收，一般跟电阻组成RC 吸收。2.1.5：薄膜电容使用注意事项LL 电容主要参考电容上的电压波形，波形尽量要平顺；温升控制在 15 度以内。LS/S/SO 电容一起承担全部的吸收作用，主要参考 IGBT 上母线接线端的的电压波形，IGBT 开通与关断时震荡的电压控制在 100V 峰峰值，同时温升控制在 35 度以内。电容最高温度控制在 85 度以内。2.2 举例说明（案例 2）：电容器在逆变焊机电源中的案例分析（唐山松下，山东奥太）2.2.1 了解逆变焊
8、机简单电气图佛山市肯博电子有限公司Member of CABO HK Group CABO Electronic(FS)Ltd.肯博電子(佛山)有限公司 CABO HK 集团成员 逆变焊机是电子控制的弧焊电源中的一种新类型。因此它的组成、基本原理与通常的电子控制弧焊电源相比在本质上是基本相同的，一般都采用闭环反馈系统控制它的电气性能，即控制它的外特性和动特性。逆变焊机的基本组成框图如图所示。它的主要组成及其作用如下：高频引弧电路逆变焊机的基本组成框图（1）主电路： 由供电系统、电子功率系统和焊接电弧等组成。工频交流整流滤波逆变为中高频交流降压二次整流滤波直流输出。 C8OUT C12 C3 5
9、 4 67逆 变 电 源 原 理 图2.2.2 了解客户所生产焊机的型号和功率以唐山松下和山东奥太主要生产直流逆变焊机和二氧化碳气体保护逆变焊机，埋弧焊机。功率主要集中在输出电流在 350A，500A ，630A 的焊机设备上。给定电路供电系统直流滤波和电子功率开关系统变压器和二次滤波电子控制系统 检测电路辅助电源焊接输出佛山市肯博电子有限公司Member of CABO HK Group CABO Electronic(FS)Ltd.肯博電子(佛山)有限公司 CABO HK 集团成员 2.2.3 针对焊机型号精准把握客户所需电容器的型号和规格（以唐山松下和山东奥太为例）2.2.3.1. 输入
10、整流滤波电路的电容器选取（CABO 电子 DC-LINK和LS电容）DC-LINK和-LS 电容器主要应用在电源交流输入采用三相三线输入方式，经三相桥式整流器输出脉动直流，经直流母线滤波供给后级功率变换电路。输入整流电路如图 1所示。 C图 1输入滤波电容的选择过程如下：取整流滤波后的直流电压的最大脉动值，按照下面步骤计算电容的容量：容量选取方法附表CABO的-LL 和-LS 电容有以下优势 承受高有效电流的能力，可达 200mA/F。 承受高峰值电流能力，dv/dt 达 100V/s, 电感量小，充放电速度快。 耐压高，能承受 1.5 于额定电压的过压。 无极性，能长期承受反向脉冲电压。 介
11、质损耗小 ，温度特性好，能在 120下长期工作。 体积小，长寿命，没有酸污染。 可长时间存储。2.2.3.2.IGBT吸收电路的电容器选取（CABO 电子 H-S/SB/SC电容器选取）2.1 缓冲电路参数选择: Circuit A 单电容 Circuit B 电容+电阻+ 二极管（RCD） Circuit C 电容+电阻+ 二极管（RCD）佛山市肯博电子有限公司Member of CABO HK Group CABO Electronic(FS)Ltd.肯博電子(佛山)有限公司 CABO HK 集团成员 a. 电容的选取 CSPOSCSPOSs VILVIL 22/1/1 转 移 到 缓 冲
12、 容 的 能 量的 能 量漏 感式中 VSCP 为电容充电峰值电压 : )/*(1 dtiLEUEFMdFMdcesp Ls 为母线寄生电感Io 为工作电流b 电阻的选取：缓冲电阻要求的机能是在 IGBT 下一次关断动作进行前，将存贮在吸收电容器中的电荷放电，在 IGBT 进行下一次关断动作前，将存储电荷的 90%放电。缓冲电阻值如果设定过低，由于缓冲电路的电流震荡，IGBT 开通时的集电极电流峰值也增加，请在满足上式有范围内尽量设定为高值，缓冲电阻发生的损耗 P（Rs）与电阻值无关，可以有下式求得2fILPOSR佛山市肯博电子有限公司Member of CABO HK Group CABO
13、Electronic(FS)Ltd.肯博電子(佛山)有限公司 CABO HK 集团成员 2.2.3.3.高频引弧模块(包括电容器选取)（CABO 的 CH81电容器）CH81 主要应用在焊机中埋弧焊机在逆变焊机原理图我们可以看到焊机在启动的时候需要一个引弧电容，型号推荐 CABO电子的 CH81，在选取额定电压是根据变压过的电压来选取，一般在5KV-15KV，容量选取主要根据 E=1/2*C平方 中算出电容器容量的理论值。电容 CH81 a 具有超高的耐压值b 具有超低的损耗值c 高压灭弧效果好，能量损失少2.2.3.4.变压所需要的耦合隔直电容器（CABO 电子-C 电容器）在逆变焊机电源原
14、理图我们可以看到二次变压（降压）输出电压需要需要一个耦合隔直（-C）用电容器。推荐 CABO公司生产的-C 型号电容器。容量 1-100UF，额定电压 250V-1200VDC，特殊规格电容器可特殊定做-C容量选取：C=1/f, C=1/（2 x P x R x f）额定电压选取：根据整流母线上的电压，一般单相整流出来的电压，-C 选额定电压为 400VDC，三相整流出来的电压，-C 选额定电压为 800VDC2.2.4 电容器使用说明和注意事项在确认使用及安装环境时，作为按产品样本规格说明书上所规定的额定性能范围内使用的电容器，应当佛山市肯博电子有限公司Member of CABO HK G
15、roup CABO Electronic(FS)Ltd.肯博電子(佛山)有限公司 CABO HK 集团成员 避免在下述情况下使用（注意事项）： a) 表面温升（ T） （电容器正常工作，温升 T15 ）b)过流（工作电流不应长期超过额定有效电流） c)过压（工作电压不应长期超过额定电压）在定购或索要样品之前，请尽可能多地提供以下信息 1.额定工作电压：DC，AC，工作有效电流。 2.电容量及电容量允许偏差：F、G、J、K、M 3.最终产品种类：焊机设备，变频器，逆变电源等等 4.用途或电路图：直流回路，交流脉冲回路（S 校正电路，行逆程电路，尖峰吸收回路） ，耦合隔直，谐振电路，电源跨线噪音抑
16、制电路、高稳定性电路等等 5.使用条件：脉冲峰值，频率，波形，电流等等 6.使用温度 7.外形尺寸：电容器本体尺寸，引出线尺寸等等 8.形状：包封形式（浸渍型、盒式等） ，引出线（直脚、 成型、编带等等） 9.安全性：当电容器短路或开路时对其他部件的影响，当其它部件或电路工作异常时对电容器的影响2.2.5 典型逆变焊机电容器配套方案焊机输出电流滤波电容-LS(800V)吸收电容S/B(1200V)耦合隔直(硬开关)-C(800V)谐振选频(软开关)-R(1200V)输出滤波电容CH81(5000VDC)120A 20uf(2 支) 0.22uf(2 支) 20uf(1 支) 3uf(1 支)
17、1000p160A 20uf(2 支) 0.22uf(2 支) 20uf(1 支) 3uf(1 支) 1000p200A 20uf(2 支) 0.47uf(2 支) 20uf(1 支) 3uf(1 支) 2000p250A 20uf(2 支) 0.47uf(2 支) 20uf(1 支) 3uf(1 支) 3000p315A 20uf(2 支) 1uf(2 支) 20uf(1 支) 5uf(1 支) 3000p400A 30uf(2 支) 1uf(2 支) 30uf(1 支) 5uf(1 支) 5000p500A 40uf(2 支) 1uf(2 支) 40uf(1 支) 5uf(1 支) 5000p630A 50uf(2 支) 1.5uf(2 支) 50uf(1 支) 5uf(1 支) 5000p1000A 100uf(2 支) 2.5uf(4 支) 50uf(2 支) 5uf(1 支) 5000p(2 支)(完) 后附相关产品的参数
