薄膜電容器模組在感應(yīng)加熱中的應(yīng)用

1、引言：

感應(yīng)加熱技術(shù),早期應(yīng)用在家用電磁爐上.后來隨著高效,節(jié)能及環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)越來越顯著,加上產(chǎn)品技術(shù)成熟及使用穩(wěn)定,感應(yīng)加熱技術(shù)逐漸開始往工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展.從早期的單相2KW,到現(xiàn)在的三相100KW及以上,在短短的幾年時(shí)間里,感應(yīng)加熱技術(shù)的發(fā)展及產(chǎn)品的應(yīng)用有了一個質(zhì)的飛躍.隨之設(shè)備內(nèi)部的功率元器件(如整流橋,IGBT模塊,薄膜電容器等)要求越來越高,其可靠性及穩(wěn)定性決定了設(shè)備的使用安全及壽命.

2、典型的感應(yīng)加熱設(shè)備機(jī)芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)

感應(yīng)加熱設(shè)備電路結(jié)構(gòu)分為兩種.從市面上的產(chǎn)品來看,30KW以內(nèi)采用的是半橋.30KW以上采用的是全橋.以半橋30KW機(jī)芯來看,薄膜電容器的使用情況如下:

DC-LINK:30-40μF(800VDC),采用多個分立電容器并聯(lián)的方式 (3-13個)

高壓諧振:單臂1.2-1.4μF(1600VDC),采用多個分立電容器并聯(lián)的方式 (3-14個)

或單臂0.7-0.8μF(3000VDC),采用多個分立電容器并聯(lián)的方式 (3-12個)

電容器連接圖:

a電路主回路采用PCB連接,當(dāng)機(jī)芯功率越大, 輸入整流橋前的交流主回路,整流橋輸出后的直流母線主回路,LC諧振輸出主回路電流就越大.為了PCB銅箔能提供足夠的過流能力及降低銅箔溫升,必須加大PCB尺寸,增加主回路銅箔寬度,增加PCB銅箔厚度,最終會導(dǎo)致PCB價(jià)格昂貴,增加了機(jī)芯的總體成本.

b某部份企業(yè)的產(chǎn)品,由于機(jī)芯尺寸受到限制,所以PCB尺寸無法做的太大.通常采取的做法是PCB露銅并人工鍍錫,用焊錫來增加銅箔厚度,增加PCB過流能力.(人工鍍錫厚度無法準(zhǔn)確控制).或者是用銅片,銅線等圍繞各主回路一圈,再人工鍍錫.無論何種鍍錫工藝,都會增加操作的復(fù)雜性,增加人工成本.

c電路主回路跟單片機(jī)控制電路集成在一塊PCB上,強(qiáng)電/弱電沒分離,容易造成驅(qū)動部份受到干擾.嚴(yán)重者導(dǎo)致IGBT模塊上下管直通,燒毀IGBT模塊及整流橋模塊.

d假如PCB電路板中某一小部分電路或元件失效,導(dǎo)致機(jī)芯無法正常工作,則維修需要更換整塊PCB.其它元器件無法再拆下來使用,增加了維修成本及維修難度.

ePCB中采用多個分立電容器并聯(lián),由于走線問題,導(dǎo)致每只電容器在實(shí)際使用過程中由于在電路中的線路分布電感不一致,最終導(dǎo)致過流不一致.嚴(yán)重者會導(dǎo)致某只電容器發(fā)熱嚴(yán)重?zé)龤?(均流,均壓問題在高頻大功率感應(yīng)加熱設(shè)備中必須重視!)

6 機(jī)芯中的DC-LINK電容器,高壓諧振電容器等,由于自身有一定的發(fā)熱,故目前業(yè)內(nèi)都采用對機(jī)芯風(fēng)冷的方式,對電容器等元器件進(jìn)行散熱.由于無法做到全密封,會導(dǎo)致油煙,水氣,蟑螂,金屬粉塵等從散熱風(fēng)機(jī)/風(fēng)口進(jìn)入機(jī)芯內(nèi)部,沉積在PCB上,讓元件間引腳容易高壓打火放電,短路等.機(jī)芯容易失控,嚴(yán)重者發(fā)生燒毀現(xiàn)象.

3、薄膜電容器模組應(yīng)用在感應(yīng)加熱設(shè)備上