反激式開關(guān)電源輸出整流濾波電路工作狀態(tài)分析

反激式開關(guān)電源輸出整流濾波電路原理上是簡單的。但是，由于反激式開關(guān)電源的能量傳遞必須通過變壓器轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，變壓器的初次級兩側(cè)的開關(guān)（MOSFET或整流二極管）均工作在電流斷續(xù)狀態(tài)。在相同輸出功率條件下，反激式開關(guān)電源的開關(guān)流過的電流峰值和有效值大于正激式、橋式、推挽式開關(guān)電源。為了獲得更低的輸出電壓尖峰，通常的反激式開關(guān)電源工作在電感電流（變壓器儲能）斷續(xù)狀態(tài)，這就進一步增加了開關(guān)元件的電流額定。主要是因電容放電需要一定時間，當電容器組的開關(guān)跳閘后，如果馬上重合閘，電容器是來不及放電的，在電容器中就可能殘存著與重合閘電壓極性相反的電荷，這將使合閘瞬間產(chǎn)生很大的沖擊電流，從而造成電容器外殼膨脹、噴油甚至爆1炸。

開關(guān)電源的電路拓撲對輸出整流濾波電容器影響也是非常大的，由于反激式開關(guān)電源的輸出電流斷續(xù)性，其交流分量需要由輸出整流濾波電容器吸收，當電感電流斷續(xù)時輸出整流濾波電容器的需要吸收的紋波電流相對大。

     充氣集合式并聯(lián)電容器，它是在上述充油集合式并聯(lián)電容器基礎(chǔ)上，從2003年開始發(fā)展起來的新品種。用微正壓(通常表壓0.04MPa)的SF6與氮氣的混合氣體取代可燃的絕緣油，充入集合式電容器的大箱體內(nèi)。這種新產(chǎn)品除具有上述充油集合式電容器的優(yōu)點外，還具有難燃、防爆、不會漏油污染的優(yōu)點，不必在變電站增設(shè)儲油坑和防火墻等附加設(shè)施。與自愈式高壓電容器相比，具有壽命長、價格低的優(yōu)點。由于適應(yīng)了城市變電站設(shè)備無油化的要求，這種新產(chǎn)品一問世，市場發(fā)展就很快，2003年產(chǎn)量已達100萬kvar，今后有更廣闊的發(fā)展前景。降低紋波電流的方法可以采用較大容量的鋁電解電容器，畢竟大容量鋁電解電容器可承受的紋波電流比小容量的鋁電解電容器大。

     自愈式高電壓并聯(lián)電容器，它是1998年開始在原自愈式低電壓并聯(lián)電容器的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高壓干式電容器，由于能滿足城市變電站設(shè)備無油化的迫切要求，對城網(wǎng)用戶有很大吸引力，年產(chǎn)量很快便擴大到100多萬kvar。在國際上應(yīng)該說是一項領(lǐng)1先技術(shù)，隨著保護裝置的改進和運行可靠性的提高，市場將會進一步擴大。電容器組經(jīng)放電電阻(放電變壓器或放電電壓互感器)放電以后，由于部分殘存電荷一時放不盡，仍應(yīng)進行一次人工放電。

     靜止型動態(tài)無功補償裝置(SVC)，由于相控閥技術(shù)的成熟和散熱方式的改進，設(shè)備價格大幅下降，達到用戶能夠接受的水平，因此該裝置近幾年發(fā)展很快，已在冶金企業(yè)廣泛采用。用戶切實感受到了其在功率因數(shù)動態(tài)補償、抑制閃變和穩(wěn)定供電電壓方面帶來的好處，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益，通常2~3年即可收回設(shè)備投資。目前，在企業(yè)應(yīng)用已經(jīng)成熟，正在努力應(yīng)用于電力系統(tǒng)。就平板電視來說，為了能承受大電流，就需要進一步降低電容的ESR。

     直流輸電用高壓電容器，在直流輸電工程用電力電容器中，國產(chǎn)500kV并聯(lián)電容器已成功應(yīng)用于天廣、三常、三廣和貴廣直流工程。交直流濾波電容器、交直流PLC濾波電容器和直流藕合電容器也有少量在運行中。這類產(chǎn)品的特點是電壓高、承受的諧波大，裝置的容量大，使我國電力電容器技術(shù)提高到了一個新水平。大功率開關(guān)電源的開關(guān)頻率受主開關(guān)（一般采用IGBT）的開關(guān)速度限制而一般在20~40kHz。

寄生對陶瓷、鋁和鋁聚合物電容器阻抗的改變不同

顯示運作在500kHz下的連續(xù)同步調(diào)節(jié)器模擬的電源輸出電容器波形。它使用圖1所示三種電容器的主要阻抗：陶瓷電容；鋁ESR;鋁聚合物ESL.

紅色線條為鋁電解電容器，其由ESR主導(dǎo)。因此，紋波電壓與電感紋波電流直接相關(guān)。藍色線條代表陶瓷電容器的紋波電壓，其擁有小ESL和ESR.這種情況的紋波電壓為輸出電感紋波電流的組成部分。由于紋波電流為線性，因此這導(dǎo)致一系列時間平方部分，并且外形看似正弦曲線。紋波電流額定值的頻率特性由上面的分析可知，紋波電流額定值與最1大允許溫升、等效串聯(lián)電阻和熱阻有關(guān)。

綠色線條代表紋波電壓，其電容器阻抗由其ESL主導(dǎo)，例如：鋁聚合物電容器等。在這種情況下，輸出濾波器電感和ESL形成一個分壓器。這些波形的相對相位與我們預(yù)計的一樣。ESL主導(dǎo)時，紋波電壓引導(dǎo)輸出濾波器電感電流。ESR主導(dǎo)時，紋波與電流同相，而電容主導(dǎo)時，其延遲?，F(xiàn)實情況下，輸出紋波電壓并非僅包含來自這些元件中之一的電壓。相反，它是所有三個元件電壓之和。因此，在紋波電壓波形中都能看到其某些部分。②在電容器組自電網(wǎng)斷開后1min內(nèi)不得重新接入，但自動重復(fù)接入情況除外。

就一般情況而言，電解電容器工作在環(huán)境溫度為80℃時，一般能達到10000h壽命的要求。

另一方面，電解電容器的壽命還與電容器長時間工作的交流電流與額定脈沖電流（一般是指在85℃的環(huán)境溫度下測試值，但是有一些耐高溫的電解電容器是在125℃時測試的數(shù)據(jù)）的比值有關(guān)。一般說來，這個比值越大，電解電容器的壽命越短，當流過電解電容器的電流為額定電流的3.8倍時，電解電容器一般都已經(jīng)損壞。通常，電解電容器的等效電路可以認為是陽極箔的容量、損壞的陽極氧化膜絕緣電阻、具體有單向?qū)щ娦缘年枠O氧化膜（相當于二極管）并聯(lián)，與電極和引出端子的電阻，陽極氧化膜與電解質(zhì)的電阻，陰極箔容量，電極及引出端子所引出的等效電感的串聯(lián)，如圖1所示。