樓氏電容｜深入了解電動(dòng)汽車(chē)應用中的直流母線(xiàn)電容

直流母線(xiàn)電容常用于電源轉換器。我們知道，電源轉換器的輸入源和輸出負載具有不同的瞬時(shí)功率、電壓和頻率，直流母線(xiàn)電容從中起到一個(gè)緩沖作用。

樓氏電容

直流母線(xiàn)電容常用于電源轉換器。我們知道，電源轉換器的輸入源和輸出負載具有不同的瞬時(shí)功率、電壓和頻率，直流母線(xiàn)電容從中起到一個(gè)緩沖作用。

在電動(dòng)汽車(chē)（EV）應用中，直流母線(xiàn)電容有助于抵消逆變器、電機控制器和電池系統中電感的影響。它們還充當過(guò)濾器，保護電動(dòng)汽車(chē)子系統免受電壓尖峰、浪涌和電磁干擾（EMI）的影響。

圖1. 電力轉換系統中直流母線(xiàn)電容的常見(jiàn)用途

(來(lái)源：Center of Reliable Power Electronics:https://vbn.aau.dk/ws/portalfiles/portal/152271344/reliability_of_capacitors_for_dc_link_applications_an_overview.pdf)

我們再來(lái)看下車(chē)載充電器（OBC），它負責為牽引電池充電，工作原理可簡(jiǎn)單劃分為三個(gè)階段，如圖2所示：

 ?一階段：AC/DC轉換器通過(guò)整流和功率因素校正（PFC）將電網(wǎng)的交流電（AC）轉換為直流電（DC）

 ?二階段：中間直流電路進(jìn)行能量緩沖

 ?三階段：DC/DC轉換器對直流電壓作調整，以提供電池適用的直流電平

圖2. OBC的交流/直流轉換簡(jiǎn)化原理圖

如圖所示，直流母線(xiàn)電容Cbulk 被置于整流器和DC/DC轉換器之間。該電容器的理想特性包括：

? 高直流耐壓：300V至500V

? 極大的容值：200μF至1500μF

? 工作溫度范圍：-40°C至+150°C

? 低等效串聯(lián)電阻（ESR）：< 1.5mΩ

? 高均方根（RMS）電流容量

? 高機械強度

為了獲取高容值，我們需要用到多個(gè)電容器或一個(gè)電容器陣列。針對此類(lèi)應用，樓氏電容（KPD）推薦我們的StackiCap?系列高壓高容X7R電容器，規格范圍1812-3640，250V-2kV，27nF-5.6μF。直流母線(xiàn)電容器還必須能夠處理兩倍的電路頻率，因此，常見(jiàn)的電路設計包括多層陶瓷電容器（MLCC）以及與之并聯(lián)的其他類(lèi)型的電容器。

此外，電動(dòng)汽車(chē)（EV）的電機驅動(dòng)電路中的逆變器也會(huì )用到直流母線(xiàn)電容（如圖3所示）。逆變器將電池的直流電轉換為三相交流電，在加速時(shí)驅動(dòng)牽引電機，然后在制動(dòng)時(shí)再將交流電轉換回直流電。它還能夠檢測電機的速度和位置，并驅動(dòng)絕緣柵雙極晶體管（IGBT）功率級。

圖3. 電機驅動(dòng)電路中逆變器的簡(jiǎn)化原理圖

在這個(gè)子系統中，直流母線(xiàn)電容器或平滑電容器Cs被并聯(lián)在電壓轉換器的直流（電池）和交流（負載）側之間。電容器的規格與之前的OBC例子大致相同，因此我們推薦使用同樣具有高均方根（RMS）電流容量的StackiCap?系列 X7R電容器。為了滿(mǎn)足應用的高容值需求，小尺寸的MLCC可與薄膜電容及鋁電解電容一起使用，以便更接近IGBT開(kāi)關(guān)器件的集成，并改善高頻衰減問(wèn)題。

鑒于電動(dòng)汽車(chē)應用中需要大量的轉換器和逆變器，因此選擇合適的高壓、高容值的直流母線(xiàn)電容對整個(gè)系統的正常運行非常重要。欲了解更多信息，請點(diǎn)擊下方閱讀原文，獲取我們的白皮書(shū)《為電動(dòng)汽車(chē)選擇適用的車(chē)載級多層陶瓷電容器的參考因素》。

（來(lái)源：Knowles樓氏電容公眾號，作者：樓氏電容）