[发明专利]电压支撑电容模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压支撑电容模块，更具体地讲，涉及一种将铝电解电容器和薄膜电容器混合使用的对风电变流器的直流电压进行电压支撑的电压支撑电容模块。

背景技术

随着国家对风能开发的日益重视，风力发电得到了迅速发展，装机容量日益增大，风力发电机的使用寿命问题也越来越受到关注。风力发电机的变流器是能量转换控制的核心，其核心硬件IGBT功率模块中，用于对风力发电机输出(经过整流)的直流电压进行支撑的直流支撑电容器是影响使用寿命的主要部件之一。

风电变流器直流母线需要采用电压支撑电容(以下，简称为支撑电容)进行储能、电压支撑等，以满足变流器的正常工作功能要求。这里的电压支撑指的是抑制纹波电压并使直流电压保持在一定程度。通常，直流支撑电容可选用铝电解电容或金属膜电容。

一般铝电解电容器因其材料限制最高标称电压值为500-600V，因此为了获得高耐压，铝电解电容器需要串联。但是由于铝电解电容器初始电荷及漏电流差异比较大，将其串联使用时则必须特别考虑电容的均压，否则，电容器容易发生爆炸或漏液等事故。此外，为了防止串联的电容器过压，需要留有较多的电压裕量。同时串联支路的每一个电容器需要加均压电阻进行均压，但是均压电阻多，存在着损坏风险，增加了系统的不可靠性。

另一方面，为了获得高的电容容量又需要将电容器并联，但是并联的电容数量越多，均压电路也就越多，电容的漏电流和容值匹配的一致性越好。但是，并联会导致整个铝电解电容组体积大且需要复杂的母排设计。此外，如图1所示的并联后串联的铝电解电容器模块还具有如下缺点：1)寿命短，一般寿命为常温下工作5年；2)不易于储存，一般常温下储存2-3年就需要电容激活，否则电容耐压和容值会降低，漏电流会增大。

薄膜电容器具有如下的优点：承受高有效值电流力(可达1A/uF)、能承受两倍于额定电压的过压、能承受反向电压、承受高峰值电流、使用寿命长(可达达10-20年)、可长时间存储等。但是，由于薄膜电容器的介电损耗小，从而导致其无法做成大的容量。图2是现有技术中基于薄膜电容器的支撑电容模块的示图。

因此，为了解决现有技术中存在的上述不足，需要提供能够延长支撑电容模块的使用寿命、减少电容数量、减小模块体积且提高电容器的利用率的支撑电容模块。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种混合使用铝电解电容器和薄膜电容器的支撑电容模块。

一种用于对直流电压进行电压支撑的电压支撑电容模块，包括：活动电容器模块，包括第一活动电容器单元和第二活动电容器单元，其中，第一活动电容器单元的一端连接到所述直流电压的正极且另一端连接到接地，第二活动电容器单元的一端连接到接地，另一端连接到所述直流电压的负极；固定电容器模块，包括第一固定电容器单元和第二固定电容器单元，其中，第一固定电容器单元的一端连接到所述直流电压的正极且另一端连接到接地，第二固定电容器单元的一端连接到接地，另一端连接到所述直流电压的负极，其中，第一活动电容器单元和第二活动电容器单元中的每一个包括K个串联连接的铝电解电容器组，每个电解电容器组包括并联连接的L个铝电解电容器和一个电阻器，第一固定电容器单元和第二固定电容器单元中的每一个包括M个串联连接的薄膜电容器组，每个薄膜电容器组包括并联连接的N个薄膜电容器和一个电阻器，其中，K、L、M和N是不小于1的整数。

所述直流电压为对风力发电机输出的经过整流后的直流电压。

当所述电压支撑电容模块的额定电压为1200V，额定电流为150A时，铝电解电容器为400V/6800uf的铝电解电容器，薄膜电容器为1200V/128uf的薄膜电容器，且K等于2，L等于1，M等于1，N等于2。

当所述电压支撑电容模块的额定电压1150V，额定电流为300A时，铝电解电容器为400V/6800uf的铝电解电容器，薄膜电容器为1200V/220uf的薄膜电容器，且K等于2，L等于1，M等于1，N等于6。

所述风力发电机是1.5MW风力发电机。

所述活动电容器模块可拆卸地安装到所述电压支撑电容模块。

本发明提供的支撑电容模块，不仅能够延长支撑电容模块的使用寿命、减少电容数量、减小模块体积，而且能够提高电容器的利用率。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：

图1是根据现有技术的基于铝电解电容器的支撑电容模块的示图；