【应用】让ESR超低的薄膜电容引领电动汽车运行保护的新时代

时间： 2017-01-05 来源：世强作者：zyliuliu

技术问答

——ESR低于1mΩ，适用于高温及复杂的运行环境

在新能源电动汽车中，电容在能源控制、电源管理、电源逆变以及直流交流变换等系统中是决定变频驱动器寿命的关键元器件。如图1所示是新能源电动汽车主电机驱动系统电路拓扑图。

图1：新能源汽车主电机驱动系统

图中所示的DC-Link电容连接储能电池和和逆变单元，吸收逆变器从DC-Link端的高脉冲电流，既可以防止在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；同时又可以防止逆变器受到DC-Link端的电压过冲和瞬时过电压的影响。

DC-Link电容的主要技术指标有电容量、耐压值和工作温度范围。除了这三个主要指标外，另一重要的技术指标就是电容的等效串联电阻（ESR）在DC-Link电容中，ESR的大小代表着该电容的自身损耗的大小，ESR越低，损耗越小，输出电流就越大，电容的发热量就越低，性能越好。

德国WIMA公司是专业研发生产薄膜电容的公司，其高性能薄膜电容广泛应用于新能源汽车、风力发电、轨道交通等行业。其中DC-LINK HC系列电容专用于新能源电动汽车变频驱动器系统，具有耐高压、大容量、工作范围宽广以及超低ESR等特点。图2所示为DC-Link HC系列电容实物图。

图2：DC-Link HC系列电容

薄膜电容直接安装到IGBT模块，降低系统设计复杂度及成本
WIMA DC-Link HC系列薄膜电容通过设计可以达到很低的ESR（通常低于1mΩ）和自感LS（通常低于50nH）。这样在应用时DC-Link薄膜电容器可以直接安装到IGBT模块，同时可以把母线整合到DC-Link薄膜电容中，因此采用该系列薄膜电容不再需要专门的IGBT吸收电容，降低系统设计的复杂度，减少成本。

ESR仅0.5mΩ，适用于高温及复杂的运行环境
以其中一款900VDC/1500uf的电容为例，其ESR等效串联电阻仅0.5mΩ，允许流过的最大纹波电流为110A，热阻Rth为1.5K/W。根据计算可知，当纹波电流为110A时，在电容的ESR上消耗的功率仅为6W，此时电容的温升仅为9℃，非常适用于电动汽车内部高温、复杂的运行环境中。

WIMA DC-Link HC系列电容的主要特点如下：
• 很高的容量密度

• 强大的自愈能力，可以在内部隔离被击穿区域

• 可靠的连接方式，螺栓连接

• 无电解液，安全可靠

• 可根据客户需求定制合适的电压和容量

• 工作温度可达105℃

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