在過去20年中，金屬化薄膜電容得到了長足的發(fā)展，電容的體積和重量減少3到4倍，技術(shù)也得到很大改善，薄膜電容具有的許多優(yōu)勢，使薄膜電容在DC濾波上用來替代電解電容是一個趨勢，使用DC-LINK平滑濾波薄膜電容器，可以使薄膜電容比電解電容更加經(jīng)濟(jì)地覆蓋600VDC以上的電壓范圍。
薄膜電容具有很多優(yōu)勢，使薄膜電容替代電解電容成為大功率電力電子設(shè)備市場的趨勢，這些優(yōu)勢包括：
一、 承受高有效電流的能力，可達(dá)300mA/μF。
二、抗浪涌能力強(qiáng),能承受1000V / 1S的浪涌電壓1000次。
三、能承受脈沖寬度上升沿和下生沿比為1.2μs:50μs 或8μs:20 μs的2.5KV尖峰電壓。
四、 承受高峰值電流能力，dv/dt達(dá)100V/μs，電感量小，充放電速度快。
五、耐壓高，能承受1.5于額定電壓的過壓。
六、無極性,能長期承受反向脈沖電壓。
七、介質(zhì)損耗小，溫度特性好，能在120℃下長期工作。
八、體積小，長壽命，沒有酸污染。
九、 可長時間存儲。
但是，這種替代并非等額容量替代，薄膜電容的容量只需電解電容的1/2~2/3容量。
薄膜電容與電解電容原理:
薄膜電容：對薄膜進(jìn)行處理,使金屬原子能夠附在膜上。金屬在真空下蒸發(fā)(對鋁1200℃)濃縮到被處理過的膜表面(膜冷卻到-25℃至-35℃)形成金屬層，如果電介質(zhì)出現(xiàn)短路，金屬鍍層會因此而揮發(fā)并將短路的地方隔離開來，這種現(xiàn)象稱為自愈效應(yīng)，金屬化膜的自愈效應(yīng)是提高電壓梯度的主要因素； 對于干式技術(shù)，在脈沖應(yīng)用中，電壓梯度能夠達(dá)到500V/μm以上，在DC濾波的應(yīng)用中，電壓梯度能夠達(dá)到200V/μm，由于電容是按照CEI1071標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的設(shè)計，電容能夠承受幾次達(dá)兩倍于額定電壓的浪涌電壓的沖擊而不會有明顯的壽命縮短現(xiàn)象。所以，用戶只需考慮應(yīng)用中所需要的標(biāo)稱電壓。
電解電容：使用氧化鋁的電介質(zhì)屬性。鋁的電介質(zhì)常數(shù)介于8到8.5之間，工作電壓梯度700V/μm。因此，對于900V(DC)，需要1.2um的氧化鋁厚度。然而這個厚度是不可能達(dá)到的，因為為了具有很好的能量密度，鋁箔表面必須有凹槽。顯然，在鋁箔凹槽與厚度之間有一個比率。鋁的厚度減少了鋁箔凹槽的容值系數(shù)，例如，與低電壓電容相比，500V的容值系數(shù)為原來的一半。另外，與低電壓電解電容的電解液傳導(dǎo)率150Ωcm，高電壓電解電容(500V)的電解液傳導(dǎo)率達(dá)到5kΩcm，它的有效值電流被限制在的大約20mA/μF。由于上述原因，典型的電解電容的最大標(biāo)稱電壓為500V，所以在要求更高電壓的情況下，使用者必須將多只電容串聯(lián)使用。同時，由于各電容的絕緣電阻不同，使用者必須在每個電容上連接電阻以平衡電壓。此外，如果超過電壓1.5倍的反向電壓被加在電容上時，會引起電容內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生.如果這種電壓持續(xù)足夠長的時間，電容就會發(fā)生爆炸，或者隨著電容內(nèi)部壓力的釋放電解液會流出，為了避免這種危險，使用者必須給每個電容并聯(lián)一個二極管。
最后，在特定應(yīng)用中電容的抗浪涌能力也是考察電容的重要指標(biāo)。實際上，對電解電容而言，允許承受最大的浪涌電壓是VnDC1.1倍或1.2倍(更好的電解電容)。這種情況迫使使用者不得不考慮浪涌電壓而非標(biāo)稱電壓。
DC-link薄膜電實際容應(yīng)用介紹：
當(dāng)然，盡管薄膜電容技術(shù)有了長足的進(jìn)展，但不是所有的領(lǐng)域都能替代電解電容，為了讓使用者更好地理解，我們將介紹一些具體的例子，在這些例子里顯示了薄膜電容優(yōu)勢。
主要應(yīng)用于大功率三相供電的UPS電源、感應(yīng)加熱電源、逆變焊機(jī)電源。
C1為直流支撐濾波電容
在這種情況下，C1作為直流支撐濾波電容，其主要性能指標(biāo)是耐峰值電壓和有效值電流的承受能力，這就意味著直流支撐濾波電容能以峰值電壓和有效電流來設(shè)計。
以20KW的感應(yīng)加熱電源為例：
要求的數(shù)據(jù)為：
工作電壓：540VDC
允許高頻紋波電壓：10VRMS
允許低頻紋波電壓：120V
有效值電流：200A @ 20KHz
以使用電解電容為例：
考慮到電網(wǎng)30%的波動和IGBT關(guān)斷時產(chǎn)生的反向脈沖電壓(E=-L*di/dt)，必須采用2個400VDC的電解電容串聯(lián)起來使用，還必須并一個30μF左右的800VDC的金屬化薄膜電容作為支撐和吸收高頻反向脈沖電壓用。
現(xiàn)用24個500μF/400VDC的電解電容串并成一個3000μF/800VDC的電容作為濾波電容，再并一個30μF/800VDC的金屬化薄膜電容作吸收電容，產(chǎn)品體積為3升，安裝麻煩，電源工作時用示波器檢測到電容端電壓波形：300Hz低頻紋波電壓主80V，20KHz的高頻紋波電壓為9V;工作10分鐘后電解電容發(fā)熱，溫升達(dá)30℃，需加散熱風(fēng)扇散熱。在這種工作環(huán)境下電解電容壽命不長，工作一段時間后電容容易發(fā)生漏液和擊穿。
以一款產(chǎn)品的DC-LINK薄膜電容為例：
因為薄膜電容有耐壓高、過有效電流能力強(qiáng)、無極性、能承受正向和反向高脈沖電壓等特點，所以選用時只需考慮電容的電壓和和使用時達(dá)到電源性能要求。
現(xiàn)用470μF/800VDC產(chǎn)品三只并聯(lián)作直流支撐濾波電容，體積為2.9升，且安裝簡單，電源工作時用示波器檢測到電容端電壓波形：300Hz低頻紋波電壓主100V，20KHz的高頻紋波電壓為4V;工作30分鐘后只有靠近IGBT的一只電容有微微發(fā)熱，溫升為5℃，不需加散熱風(fēng)扇散熱。在這種工作環(huán)境下DC-LINK薄膜電容可以長時間工作，連續(xù)工作壽命達(dá)100000小時以上。
從以上實際應(yīng)用中說明，因為DC-LINK薄膜電容具有耐壓高、過有效電流能力強(qiáng)、無極性、能承受正向和反向高脈沖電壓以及體積小壽命長等特點，可以廣泛應(yīng)用大功率三相供電的UPS電源、感應(yīng)加熱電源、逆變焊機(jī)電源、貯能焊機(jī)和電池動力車等需要高電壓、高有效值電流、高過壓、反向電壓、高峰值電壓、高峰值電流、同時還有長壽命的要求的電力電子設(shè)備中，以取代電解電容器，作平滑整流橋輸出的低頻電壓、吸收來自逆變線路產(chǎn)生的高頻紋波以及貯能支撐用。從容量替代去考慮，薄膜電容的容量只需電解電容的1/2~2/3容量就可以超過使用電解電容時的電性能指標(biāo)。
DC-link使用注意事項：
平滑濾波時紋波峰電壓值不超過200V。
IGBT開斷的時候，反向浪涌 dv/dt不超過100V/μs，反向電壓不超過300V。
IGBT導(dǎo)通的時的高頻紋波電壓≤100V
在橋式整流電路中，與IGBT使用最近電容的溫升不應(yīng)超過20℃。
在容量的選取考慮平滑濾波紋波電壓和高頻紋波電壓的大小。
要考慮過有效電流能力和過脈沖電流沖擊能力。
在使用膜電容時注意：1：不能在有正負(fù)極的交流電壓場合使用 2：DT(溫升)要控制。