薄膜电容器数据挖掘与分析

作为电力系统的重要元件之一,薄膜电容器因长使用寿命、高可靠性等优点而受到广泛应用,然而却极少有研究从数据角度挖掘电容器的自身属性。为了填补这一空白,本文选取收集自网络的40793条薄膜电容器数据作为分析基础,首先利用散点图和箱线图从横向角度分析了不同材料制备而成的电容器的容值、最高最低温度、交直流运行电压等差异,然后利用饼图从纵向角度对比了电容器的运行温度和应用场合,最后计算出这些性能指标的皮尔逊系数并进行了相关性分析。结果表明金属化聚丙烯材料作为目前的主流材料在容值和交直流运行电压方面比其他材料均具有显著的优势,而金属化聚苯硫醚在运行温度上占优,电容器除温度和运行电压外的各项参数之间的相关性并不显著。未来可以进一步对数据进行处理和学习,达到性能预测的效果。

金属化薄膜电容器介电薄膜材料的研究现状

近年来,随着新能源汽车和柔性直流输电工程等领域的迅速发展,对高容积比、耐高温金属化薄膜电容器的需求日益增加,尤其对高温高电场等极端条件下电容器中介电薄膜的电气性能提出了更高要求。本文总结了近年来金属化薄膜电容器介电薄膜材料的研究现状和发展趋势。首先,介绍影响介质薄膜储能性能的关键因素,并分析金属化薄膜电容器在运行工况下的失效原因;其次,归纳基于分子链结构、聚集态结构、功能填料掺杂和表面改性等4个方面设计的介电薄膜储能性能改性方法;最后,对提升金属化薄膜电容器介电薄膜的储能性能的策略进行总结并做出展望。

基于共轭梯度法的金属化薄膜电容器热点温度反演

热点温度是影响金属化薄膜电容器(metallized film capacitors,MFC)绝缘寿命的重要因素之一,但由于其无法直接测量,因此通常采用热仿真分析或温度反演的方法获得。该文提出了基于共轭梯度法(conjugategradient method,CG)的热点温度反演模型,建立了内部传热过程的温度分布目标函数,采用有限差分法求解电容器温度场,再通过CG对内部温度分布进行迭代求解。同时,通过交流温升试验校核了仿真模型以及反演模型。研究结果表明:热点温升与表面温升存在线性关系,热点温度出现在MFC中央靠近芯轴处,反演模型与仿真模型最大误差为4.35%,说明该模型可实现现场工况下的温度分布、热点分布等的有效预测。

基于金属化薄膜电容器状态在线监测的剩余寿命评估方法

模块化多电平变流器(MMC)是柔性直流输电系统的核心装备,其中子模块(SM)金属化薄膜电容器是MMC中的薄弱环节之一,故研究金属化薄膜电容器的状态监测和寿命评估对于提高MMC运行可靠性和制定系统维护计划具有重要意义。目前,现有金属化薄膜电容器的寿命评估方法未考虑电容器老化进程对电容值和等效串联电阻(ESR)的影响,难以准确实现不同服役状态下的电容器剩余寿命评估问题。因此,该文提出考虑当前电容值状态在线监测的金属化薄膜电容器的剩余寿命评估方法。首先,在考虑电容器老化速率与温度耦合关系的基础上建立了电容器ESR和电容值的老化模型。其次,在进行寿命计算时考虑到电容器的老化效应,根据提出的容值在线监测方法得到当前的电容值,推断出电容器已使用年限及电容器目前的ESR值,并代入建立的场路协同仿真电热耦合模型中计算得到电容器温度。最后,根据提出的剩余寿命模型对电容器当前剩余寿命进行预测。该文研究成果将为设备选型、系统设计和MMC系统子模块电容器的可靠性评估提供参考。

新能源汽车用薄膜电容环氧灌封材料的制备和应用

以双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂为主体树脂,氢氧化铝和球形硅微粉为填料,配合酸酐类固化剂和环氧增韧剂,制备了新能源汽车用薄膜电容环氧灌封材料,并分析了各组份对灌封材料性能的影响。结果表明:采用优化配方制备的新能源汽车用薄膜电容环氧灌封材料玻璃化转变温度高、力学性能好、粘接性能佳、线膨胀系数小、制作的电容器各项性能优异。所制备的灌封材料与国外同类灌封材料的各项性能水平相当,适用于新能源汽车用薄膜电容。

计及金属化薄膜电容器与IGBT模块退化过程相关性的柔直换流阀组件可靠性评估方法

基于模块化多电平拓扑的换流阀是柔性直流输电系统的核心装备,随着柔直换流阀运行电压、功率密度以及运行场景的不断拓展,其运行可靠性成为突出问题。现有的柔直换流阀可靠性评估方法忽略了金属化薄膜电容器与IGBT模块性能退化的耦合关系,致使评估结果不准确。为此,该文提出了计及金属化薄膜电容器与IGBT模块退化过程相关性的可靠性评估方法。IGBT模块寿命采用威布尔分布,考虑了换流阀运行过程中的任务剖面变化;基于Wiener过程对金属化薄膜电容器的可靠性进行了评估,利用Copula理论将容值退化程度与IGBT模块寿命之间的耦合关系进行了建模。所提可靠性评估方法修正了现有不考虑相关性方法对柔直换流阀可靠性评估结果,平均无故障时间从4.05年修正为5.20年,评估结果更加精确。

薄膜电容器加速寿命预测研究

为缩短高可靠性、长寿命薄膜电容器寿命评估周期,降低评估费用,针对薄膜电容器开展加速寿命预测方法研究。选择温度为加速应力,开展加速寿命试验,并根据电容器容量衰减特征,对测试结果进行线性拟合得到伪寿命数据。基于阿伦尼斯加速模型和威布尔分布模型,得到薄膜电容器常温条件下的寿命数据和寿命分布模型。结果表明,该加速寿命预测方法是合理且有效的,可为对电容器及相关产品寿命评估提供有益借鉴。

电解电容与薄膜电容的对比分析

在综合现有文献基础上,对电解电容与薄膜电容的优缺点进行了对比分析。首先,分析了影响铝电解电容寿命的主要因素,给出了对电解电容寿命进行估算的方法。然后,针对交-直-交电力电子变换器,在综合考虑电容容值、电流有效值、过电压、负载功率等多因素的情况下,对直流支撑电容进行了设计,说明了在功率变化电路中薄膜电容远优于电解电容。最后,针对两类大型电力电容器,分别采用电解电容方案与薄膜电容方案进行了对比设计。结果表明:与电解电容方案相比,薄膜电容方案不仅具有寿命长、耐压高、电流承受能力强、能承受反压、无酸污染并且可长时间存贮等诸多优点,而且在体积上也明显小于电解电容方案。

基于特征提取与误差补偿的金属化薄膜电容器剩余寿命预测

金属化薄膜电容器是轨道交通变流系统的重要元器件之一,精确预测其剩余寿命有助于优化变流系统的运行维护策略,降低系统运用成本,同时降低故障和突发事故发生所带来的损失。由于老化试验成本与时间的限制,当前的寿命预测存在数据样本数小、特征参数测量点少等问题,因此,文中采用能较好适应该类样本的支持向量回归(support vector regression,SVR),并利用深度置信网络(deep belief network,DBN)在未构建复杂且未知的经验退化函数下对电容量退化序列的特征进行深度提取,建立融合DBN与“双通道”支持向量回归(binary support vector regression,BSVR)的预测模型,其中“第一通道”基于Linear核函数的SVR对序列实行多步递归预测(recursive multi-step forecast strategy,RMFS),随后将所获误差代入基于Gauss核函数的“第二通道”SVR完成误差补偿训练,较好地消除了实行RMFS时所造成的累积误差。就此,提出基于特征提取与误差补偿的剩余寿命预测方法,并在老化试验下的金属化薄膜电容器电容量退化数据集上对所提方法进行仿真实验,实验结果表明,该方法在不同预测起点的平均预测误差仅为7.08%,相比已有预测方法有效提升了对电容器剩余寿命的预测精度,增强了模型的可靠性和泛化能力。

提高金属化薄膜电容器动态性能的有效途径

通过对金属化薄膜电容器电性能特别是损耗的机理分析 ,总结生产工艺对其性能的影响 ,提出改变热压聚合工艺参数和热压聚合方法 ,采用高压短路放电 ,高频下测 tgδ变化值 。

Au/PLT/Pt铁电薄膜电容的电学性能

用 Sol- Gel方法研制了 PL T[(Pb0 .83 L a0 .17) Ti O3 ]铁电薄膜 ,结合非挥发性铁电存储器对铁电电容的要求 ,研究了 Au/ PL T/ Pt铁电电容和漏电流、剩余极化、疲劳、开关特性和揭电常数等性能。对厚度为 0 .4 μm的薄膜 ,5 V时的剩余极化强度 Pr=2 2 μC/ cm2 ,矫顽场强度 Ec=6 0k V/ cm,相对介电常数约 130 0 ,漏电流 Id=3.2× 10 -8A/ mm2 ,开关特性优良。疲劳测试表明 ,对Vpp=10 V的锯齿信号 ,经 4 .5× 10 11周期后 ,剩余极化强度衰减 2 0 %。上述性能表明 ,该 PL

BST薄膜电容器的制备及其调谐性能研究

利用氩离子束溅射技术在SiO2/Si衬底上淀积Ba0.8Sr0.2TiO3(BST)薄膜,该薄膜在氧气气氛中500℃退火处理30 min,然后利用集成电路平面工艺将薄膜制作成叉指结构电容器。X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明,BST薄膜具有钙钛矿结构,薄膜表面光滑,晶粒致密且分布均匀。调谐性能测试结果表明,该电容器具有较高的电容调谐率,在室温100 kHz频率下,对于2 V的直流偏压,其调谐率和损耗因子分别为62%和0.02。这说明具有此结构的BST薄膜电容器可望应用于微波集成电路。

薄膜电容器用环氧包封胶的阻燃技术及应用研究

本文简介了环氧阻燃包封料的阻燃机理以及影响其阻燃效果的各种因素，最终确定其配方及制备工艺，并对其应用做了评估。

储能薄膜电容器在电动汽车上的应用研究

针对目前电动汽车存在的初始成本高和一次充电的续驶里程短等问题,常采用电容器作为辅助能源来均衡负载并迅速吸收再生制动能量。与目前电动汽车使用的超级电容器相比,薄膜电容器单体工作电压高,不需要进行充放电均衡控制,具有结构简单、成本低、抗振性好、无极性等优点,因此有广阔的应用前景。薄膜电容器样机系统的性能试验和道路试验结果表明:薄膜电容器系统可以作用电动汽车快速吸收制动再生能量和大功率放电的辅助动力源使用,但需要进一步解决薄膜电容器系统的能量密度小、自放电能量损失较大的问题,方能真正进入实用化阶段。

有机薄膜电容器的金属化电极

由于用金属膜作电极的电容器比用金属箔者有很大的优越性,所以近年来在有机薄膜的金属化方面有很多进展。本文系统地论述这些进展。

薄膜电容卷绕工艺及关键技术

薄膜电容以其优良的特性得到越来越广泛的使用。以太原风华JR28卷绕机为例,介绍了薄膜电容卷绕设备所涉及的相关工艺,对其中涉及的关键技术如张力控制技术、卷绕控制技术、去金属技术、热封技术等做了详细描述。

电动汽车用大容量薄膜电容器性能的试验研究

利用薄膜电容器具有的单体工作电压高,结构简单,成本低等特点研制了大容量薄膜电容器样机系统,经过对其静电容量、等效串联内阻和自放电等几个重要性能的试验研究,证明大容量薄膜电容器系统可以作为电动汽车快速吸收制动再生能量和大功率放电的辅助动力源使用。

金属化有机薄膜电容器的自愈问题

金属化有机薄膜电容器的最大特点就是它可以自愈,从而具有较高的可靠性。但是有关自愈的问题比较复杂,且至今研究得并不透彻。故本文给以系统性讨论。

JR-28薄膜电容自动卷绕机的设计

薄膜电容卷绕机是薄膜电容器生产工艺中的重要设备之一。介绍了JR-28薄膜电容卷绕机设计中所涉及的机械结构、电气控制等方面的技术,对整机的工作原理、特性、技术创新等做了详细的描述。

片式薄膜电容切片工艺及设备研究

在多种电子元器件中,电容器是使用面最广和用量最大的电子元件。片式薄膜电容器是由薄膜电容条切割而成,切片工艺是片式薄膜电容器生产中的关键工艺。介绍了叠层薄膜电容器的生产工艺。着重论述了切片工艺研究内容,并根据研究所得工艺开发出了相关设备,对设备的关键技术提出了解决办法。