低電感大功率電力電子電容器

《低電感大功率電力電子電容器》是安徽銅峰電子股份有限公司於2012年12月11日申請的發明專利，該專利申請號為2012105322356，公布號為CN103021656A，專利公布日為2013年4月3日，發明人是楊波、黃雲鍇、汪威、潘焱堯。

《低電感大功率電力電子電容器》包括蓋板組件、外殼、電容器芯組及其引出銅帶，每個引出銅帶至少包括噴金面連線部、端子連線部和中間導電帶，兩個引出銅帶的中間導電帶和端子連線部至少部分地相互疊合；其中內置的端子連線部至少有部分地裸露在外；兩個引出銅帶的中間導電帶之間及端子連線部之間設有絕緣層。波紋成份的電流在中間導電帶和端子連線部產生的寄生電感相互抵消，可以減小電容器自感，因而結構簡單。

2016年1月，《低電感大功率電力電子電容器》獲得第四屆安徽專利獎優秀獎。

（概述圖為《低電感大功率電力電子電容器》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：低電感大功率電力電子電容器
• 公布號：CN103021656A
• 公布日：2013年4月3日
• 申請號：2012105322356
• 申請日：2012年12月11日
• 申請人：安徽銅峰電子股份有限公司
• 地址：安徽省銅陵市石城路978號
• 發明人：楊波、黃雲鍇、汪威、潘焱堯
• 代理機構：合肥和瑞智慧財產權代理事務所
• 代理人：張克華
• Int.Cl.：H01G4/228(2006.01)I
• 類別：發明專利

專利背景

截至2012年12月，市場上普遍使用的大功率電力電子電容器，其電容器芯組採用無感卷繞，每個芯組的自感量極小，因此電容器的自感量大小主要由引出銅帶的自感決定。引出銅帶通常下端焊接在電容器芯組噴金面上，上端折彎成水平用來焊接與蓋板組件引出端子電連線的導線。而當波紋成份的電流經過引出銅帶時，兩個引出銅帶上產生的寄生電感較大，使得電容器的自感普遍相對較大，一般其電感量L＞60納亨，比如風力發電變流器中的電力電子電容器，其電感量L約100納亨，這種電容器一般只適用於開關頻率不超過1500赫茲的系統使用，否則會導致電容器頂部局部發熱嚴重致使電容器熱擊穿的問題發生。

發明內容

專利目的

《低電感大功率電力電子電容器》的目的是提供一種低電感大功率電力電子電容器，可以適用開關頻率高於2000赫茲的系統使用。

技術方案

《低電感大功率電力電子電容器》包括蓋板組件、外殼、電容器芯組，電容器芯組固定在外殼內，每個電容器芯組兩側噴金面上電連線有分別用作正、負電極的引出銅帶，每個引出銅帶至少包括與電容器芯組噴金面電連線的噴金面連線部、和設定在電容器芯組頂端用來與蓋板組件引出端子電連線的端子連線部；每個引出銅帶還包括連線噴金面連線部和端子連線部的中間導電帶，所述中間導電帶設定在電容器芯組兩個噴金面之間的任一端面外側，所述噴金面連線部與中間導電帶一側端相連線，端子連線部與中間導電帶頂端相連線；兩個引出銅帶的中間導電帶至少部分地相互疊合；兩個引出銅帶上的端子連線部在頂部至少部分地相互疊合，其中內置的端子連線部至少有部分地裸露在外，其裸露部分的面積足以與蓋板組件上的引出端子電連線；兩個引出銅帶的中間導電帶之間及端子連線部之間設有絕緣層。

電容器芯組的電流經過兩個引出銅帶的中間導電帶及端子連線部時其方向相反，其疊加部分產生的寄生電感方向也相反，因而能夠相互抵消，使得整個電容器的自感減小。 考慮到電流能否均勻地通過疊合部分是抵消寄生電感的關鍵點，因此，對於該發明來說，兩個引出銅帶的中間導電帶在電容器芯組外側呈垂直設定，且中間導電帶和端子連線部的疊合部分呈矩形。這種結構疊合面積較大，且電流能均勻地通過疊合部分，所抵消的寄生電感量較大。

考慮到中間導電帶和端子連線部的疊合部分面積越大，抵消的寄生電感越多，因此，對於該發明來說一個優選方案是：除內置端子連線部用於與蓋板組件上的引出端子電連線的裸露部分外，所述兩個引出銅帶的中間導電帶和端子連線部的疊合部分面積不小於各自面積的90%。

改善效果

《低電感大功率電力電子電容器》的出發點不在於抑制電感的產生，而且通過在引出銅帶上設定相互疊合的中間導電帶，使得波紋成份的電流在兩個引出銅帶上產生的寄生電感相互抵消，可以最大程度地減小電容器的自感量，因而結構簡單，幾乎不增加成本。用該發明設計生產的同型號電容器其自感量可以下降到40納亨，可以適用開關頻率高於2000赫茲的系統使用。

附圖說明

圖1為《低電感大功率電力電子電容器》結構示意圖；

圖2為圖1的右視圖；

圖3為圖1去掉蓋板組件的俯視圖；

圖4為圖1中固定在電容器芯組上的兩個引出銅帶及絕緣層立體展開狀態結構示意圖。

權利要求

1.《低電感大功率電力電子電容器》包括蓋板組件（1）、外殼（2）、電容器芯組（3），電容器芯組（3）固定在外殼（2）內，每個電容器芯組（3）兩側噴金面（31）上電連線有分別用作正、負電極的引出銅帶（4、6），每個引出銅帶至少包括與電容器芯組噴金面（31）電連線的噴金面連線部（41、61）、和設定在電容器芯組（3）頂端用來與蓋板組件引出端子（11）電連線的端子連線部（43、63），其特徵在於：每個引出銅帶（4、6）還包括連線噴金面連線部（41、61）和端子連線部（43、63）的中間導電帶（42、62），所述中間導電帶（42、62）設定在電容器芯組兩個噴金面（31）之間的任一端面外側呈垂直設定，且中間導電帶（42、62）和端子連線部（43、63）的疊合部分呈矩形；所述噴金面連線部（41、61）與中間導電帶（42、62）一側端相連線，端子連線部（43、63）與中間導電帶（42、62）頂端相連線；兩個引出銅帶（4、6）的中間導電帶（42、62）至少部分地相互疊合；兩個引出銅帶（4、6）上的端子連線部（43、63）在頂部至少部分地相互疊合，其中內置的端子連線部（63）至少有部分地裸露在外，其裸露部分（631）的面積足以與蓋板組件上的引出端子（11）電連線；兩個引出銅帶的中間導電帶（42、62）之間及端子連線部（43、63）之間設有絕緣層（5）。

2.根據權利要求1所述的低電感大功率電力電子電容器，其特徵在於：除內置端子連線部（63）用於與蓋板組件上的引出端子（11）電連線的裸露部分（631）外，所述兩個引出銅帶的中間導電帶（42、62）和端子連線部（43、63）的疊合部分面積不小於各自面積的90％。

實施方式

如圖1、圖2和圖3所示，該發明包括蓋板組件1、外殼2、電容器芯組3。電容器芯組可以是多芯組，也可以是單芯組，該例中電容器芯組3有三組，電容器芯組3固定在外殼2底部的絕緣槽8內，每個電容器芯組3兩側噴金面31上電連線有分別用作正、負電極的引出銅帶4、6，圖2中焊點32為引出銅帶4與噴金面31之間的。

引出銅帶結構如圖4所示。兩個引出銅帶4、6分別包括與電容器芯組噴金面31電連線的噴金面連線部41、61，和設定在電容器芯組3頂端用來與蓋板組件1引出端子11電連線的端子連線部43、63，以及連線噴金面連線,41、61和端子連線部43、63的中間導電帶42、62。中間導電帶42、62垂直設定在電容器芯組3兩個噴金面31之間的任一端面（圖1中所示為電容器芯組前端面）外側，所述噴金面連線部41、61分別與中間導電帶42、62一側端相連線，端子連線部43、63分別與中間導電帶42、62的頂端相連線；兩個引出銅帶4、6的中間導電帶42、62部分地相互疊合，兩個引出銅帶上的端子連線部43、63在頂部同樣地部分地相互疊合；兩個引出銅帶4、6的中間導電帶42、62之間及端子連線部43、63之間設有絕緣層5，該絕緣層5相應地由中間導電帶絕緣層52和端子連線部絕緣層53兩部分組成。其中，內置的端子連線部63至少有部分地裸露在端子連線部42及絕緣層5外部，其裸露部分631的面積足用來焊接與蓋板組件上的引出端子11電連線的導線7。

上述中間導電帶42、62和端子連線部42、63的疊合部分呈矩形。這種結構疊合面積較大，且電流能均勻地通過疊合部分，中間導電帶42、62之間以及端子連線部42、63疊合部位產生的寄生電感可以相互抵消。

由於中間導電帶和端子連線部的疊合部分面積越大，抵消的寄生電感越多，因此，該發明除內置端子連線部63用於與蓋板組件上的引出端子11電連線的裸露部分631外，兩個引出銅帶4、6的中間導電帶42、62和端子連線部43、63的疊合部分面積應不小於各自面積的90%。

由於引出銅帶的材質及厚度不同也會造成寄生電感不同，兩個引出銅帶所用材質一致，且厚度也應一致。電容器芯組的電流經過兩個引出銅帶的中間導電帶及端子連線部時其方向相反，其疊加部分產生的寄生電感方向也相反，因而能夠相互抵消，使得整個電容器的自感減小。經測量，採用上述結構的引出銅帶後，該電容器自感為30納亨，較2012年12月之前普遍使用的該型號電容器自感下降50納亨。該發明這種引出銅帶結構還適用於IGBT高頻（頻率>10千赫）吸收用電容器的銅帶引出。

榮譽表彰

2016年1月，《低電感大功率電力電子電容器》獲得第四屆安徽專利獎優秀獎。