Effect of High Electric Field on Lifetime Performance of Metalized Film Capacitor in Pulsed-power Applications

High energy density capacitor is a key device to power supply source for electromagnetic gun (EMG) system, and extending its lifetime is important for increasing the reliability of the power source. Working in high electric field could affect the capacitor lifetime, and this effect on metallized polypropylene film capacitors (MPPFCs) in pulsed-power applications is studied and presented. Experimental re- sults show that the lifetime of MPPFCs decreases with the increasing peak value of charged electric field, and this decrease could be described by function (L/L0) ∝ (E/E0)–m, where, m=7.32. The lifetime of MPPFCs also decreases with the increase of the reversal coeffi- cients in underdamped circuits, which could be described by (L/L0) ∝ (ln(1/K0)/(ln(1/K))–b, where, b=0.7. These results provide a basis for the lifetime prediction of MPPFCs in pulsed-power applications.

高场强下金属化膜脉冲电容器特性的试验研究

介绍了金属化膜电容器的工作原理 ,研究了金属化膜脉冲电容器与箔式电容器工作特性的差别。并结合金属化膜电容器试品的解剖分析结果 。

高场强下金属化膜脉冲电容器失效的原因

试验并分析了在高场强及一定放电条件下金属化膜脉冲电容器失效的原因 ,初步探讨了其不同失效问题的解决方法 ,给出了金属化膜脉冲电容器应用于高场强领域的一些建议。

金属化聚丙烯膜脉冲电容器端部接触老化研究

电极端部与喷金层松动或脱离是金属化膜电容器失效的主要原因之一 ,尤其是以重复充放电方式工作的脉冲电容器。以金属化聚丙烯膜电容器为例 ,对其端部接触老化进行了研究。金属化膜电容器短的接触收到电压效应、热效应和机械效应的影响。为便于研究 ,采用了一种新结构的试品。通过这种试品与普遍金属化膜电容器的对比试验以及新结构试品自身的对比试验来分别检验电压效应、热效应和机械效应对端部接触的影响。结果表明 ,在高场强下 ,电压效应对端部接触老化的影响很大 ,电流的热应力对金属化电容器端部接触的影响较小 。

金属化膜电容器组保护研究

为解决高功率固体激光装置能源系统金属化膜储能电容器组两种故障模式的保护问题,分析了相应的两种保护方法的优点和缺点,其中重点研究并改进了爆炸丝保护方法。根据Tucker的爆炸丝物理模型分析爆炸丝气化结束前的物理过程发现,由于保护元件在爆炸丝气化过程中会出现较高的过电压,导致爆炸丝灭弧困难,由此采用在保护元件上并联火花隙的改进方法,通过火花隙释放保护电感的储能,抑制过电压的产生以利于爆炸丝熄弧。实验结果说明了改进电路的原理和有效性,进一步工程化后,有可能较好地解决高功率固体激光装置能源系统金属化膜储能电容器组的保护问题。

金属化膜脉冲电容器的可靠性评估

为更加高效地评价自愈式高储能密度金属化膜脉冲电容器的可靠性水平,提出了一种基于步降加速退化试验的金属化膜脉冲电容器可靠性评估算法。对步降加速退化试验进行了阐述,深入探讨了可靠性评估中的关键步骤——试验数据折算过程。在此基础上,提出了基于伪失效寿命的步降加速退化可靠性评估算法和基于随机退化轨迹的步降加速退化可靠性评估算法,最后利用具体实例对该方法的有效性进行了验证。结果表明,与现有方法相比,该方法在保证评估精度的基础上,试验时间可以缩短45%。

Wiener过程的金属化膜脉冲电容器步降应力退化建模

由于强激光装置中金属化膜脉冲电容器高可靠长寿命的特点,导致退化试验的时间长效率低,传统的退化试验统计分析方法复杂,对先验信息依赖性大,针对这些问题提出了基于Wiener过程的金属化膜脉冲电容器步降应力加速退化建模和参数估计的方法。首先,用Wiener过程刻画电容器的退化过程,然后结合随机过程的特性采用MCMC方法进行参数估计,大大简化了统计分析过程。最后通过对电容器的仿真实验,将步降应力下的评估结果与恒定应力、步进应力的情况相对比,说明了步降应力对改善退化试验的试验效率的有效性。

高场强下金属化膜电容器自愈失败的原因

通过简单试样的模拟试验分析了高场强下金属化膜自愈失败的原因 ,认为在自愈过程中 ,自愈点注入能量的大小是决定自愈能否成功的关键因素 ,阐述了注入能量过大引起自愈失败的机理。

高压直流换流阀用集成式阻尼电容器设计与验证

阻尼电容作为晶闸管换流阀的重要组成元件,与阻尼电阻串联构成阻尼回路,并联于晶闸管两端,实现串联晶闸管的动态均压,抑制换相过冲,其参数及结构设计是换流阀设计的重要环节。针对换流阀小型化设计需求,提出一种集成式阻尼电容器设计方法。首先建立换流阀关断简化模型,采用解析法求解晶闸管最优阻容参数,并代入实际电路分析电容工作时的电气应力。然后,综合阻尼回路特点,提出扁平化集成式阻尼电容结构,并通过静电场仿真确定其壳体结构参数。最后,结合实际工程参数,从电气、结构两方面详细阐述扁平化集成式方形阻尼电容设计方法,并通过电容本体试验及在换流阀样机中的应用试验验证了所提方法的可行性。

影响金属化膜脉冲电容器寿命试验的因素研究

金属化膜脉冲电容器在寿命试验的过程中,涉及到的试验参数较多,不同的试验参数对试验结果都会有影响。本文通过元件的试验研究,研究这些参数的相互关系及影响的程度,为进一步开展产品的试验研究及分析试验结果提供帮助。

高比能脉冲电容器一些问题的探讨

介绍了高比能脉冲电容器的工作原理和发展过程,指出现阶段该产品存在的问题。通过对技术经济指标、设计参数选择、制造工艺、等效串联电阻及电容损失等5个方面的分析,认为脉冲电容器技术经济指标应协调比能、充放电次数和使用年限三者间的关系,并建议高比能脉冲电容器采购前进行技术准备。