本周我们将分析在直流母线电容器中使用薄膜电容器代替电解电容器。本文将分为两部分。

随着新能源产业的发展，变流技术也随之普遍使用，其中DC-Link电容器作为选择的关键器件之一显得尤为重要。直流滤波器中的DC-Link电容一般需要大容量、大电流处理和高电压等。通过比较薄膜电容和电解电容的特性并分析相关应用，本文得出结论：在需要高工作电压的电路设计中，高纹波电流 (Irms)、过压要求、电压反转、高浪涌电流 (dV/dt) 和长寿命。随着金属化气相沉积技术和薄膜电容技术的发展，未来薄膜电容在性能和价格上将成为设计人员替代电解电容的趋势。

随着各国新能源相关政策的出台和新能源产业的发展，该领域相关产业的发展带来了新的机遇。而电容器作为必不可少的上游相关产品产业，也获得了新的发展机遇。在新能源和新能源汽车中，电容器是能量控制、电源管理、功率逆变器和DC-AC转换系统中决定转换器寿命的关键部件。但是，在逆变器中，直流电源作为输入电源，通过直流母线连接到逆变器，称为DC-Link或DC支持。由于逆变器从 DC-Link 接收到高 RMS 和峰值脉冲电流，它会在 DC-Link 上产生高脉冲电压，使逆变器难以承受。因此需要DC-Link电容吸收来自DC-Link的高脉冲电流，防止逆变器的高脉冲电压波动在可接受的范围内；另一方面，它还可以防止逆变器受到 DC-Link 上的电压过冲和瞬态过电压的影响。

DC-Link电容器在新能源（包括风力发电和光伏发电）和新能源汽车电机驱动系统中的使用示意图如图1和图2所示。

图1为风电变流器电路拓扑，其中C1为DC-Link（一般集成在模块中），C2为IGBT吸收，C3为LC滤波（网侧），C4为转子侧DV/DT滤波。图2为光伏变流器电路技术，其中C1为直流滤波，C2为EMI滤波，C4为DC-Link，C6为LC滤波（电网侧），C3为直流滤波，C5为IPM/IGBT吸收。图 3 为新能源汽车系统中的主电机驱动系统，其中 C3 为 DC-Link，C4 为 IGBT 吸收电容。

在上述新能源应用中，DC-Link电容器作为关键器件，在风力发电系统、光伏发电系统和新能源汽车系统中要求高可靠性和长寿命，因此其选择尤为重要。以下是薄膜电容器和电解电容器的特性比较及其在DC-Link电容器应用中的分析。

1.功能对比

1.1 薄膜电容器

首先介绍薄膜金属化技术的原理：在薄膜介质表面汽化一层足够薄的金属。在介质中存在缺陷的情况下，该层能够蒸发，从而隔离缺陷点以进行保护，这种现象称为自愈。

图 4 显示了金属化涂层的原理，其中薄膜介质在汽化之前经过预处理（否则为电晕），以便金属分子可以附着在其上。金属在真空下高温溶解蒸发（铝为1400℃至1600℃，锌为400℃至600℃），金属蒸气遇冷膜（膜冷温度）凝结在膜表面-25℃至-35℃），从而形成金属涂层。金属化技术的发展提高了薄膜介质单位厚度的介电强度，干法脉冲或放电应用电容器设计可达500V/µm，直流滤波应用电容器设计可达250V /微米。DC-Link电容器属于后者，根据IEC61071电力电子应用电容器可以承受更剧烈的电压冲击，可以达到额定电压的2倍。

因此，用户只需考虑其设计所需的额定工作电压即可。金属化薄膜电容器具有低 ESR，这使其能够承受更大的纹波电流；较低的 ESL 满足了逆变器的低电感设计要求，并降低了开关频率下的振荡效应。

薄膜介质的质量、金属化涂层的质量、电容器的设计和制造工艺决定了金属化电容器的自愈特性。用于制造DC-Link电容器的薄膜介质主要是OPP薄膜。

1.2章的内容将在下周的文章中公布。