重復(fù)頻率脈沖下的金屬化膜電容器的壽命測(cè)試系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于脈沖電容器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種重復(fù)頻率脈沖下的金屬化膜電容器的壽命測(cè)試系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖功率技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代初期，并在20世紀(jì)末得到迅速發(fā)展，是當(dāng)代許多高新技術(shù)的重要技術(shù)基礎(chǔ)之一。脈沖功率系統(tǒng)中儲(chǔ)能方式主要有電容儲(chǔ)能、電感儲(chǔ)能和脈沖發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能等，其中最具代表性的是電容器儲(chǔ)能，具有輸出功率大、利用效率高、波形調(diào)制方便、組合靈活等特點(diǎn)。由于應(yīng)用需求的牽引，脈沖功率系統(tǒng)正向著重復(fù)頻率、小型化和長(zhǎng)壽命的方向發(fā)展。相應(yīng)地，脈沖功率系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求為:高儲(chǔ)能密度、長(zhǎng)工作壽命和高可靠性。
[0003]金屬化膜電容器具有儲(chǔ)能密度高、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在單次脈沖功率領(lǐng)域，多采用金屬化膜電容器作為儲(chǔ)能單元。重復(fù)頻率脈沖功率是脈沖功率技術(shù)實(shí)用化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，重復(fù)頻率脈沖功率系統(tǒng)一般要求電容器具有長(zhǎng)達(dá)數(shù)百萬(wàn)次的壽命，而電容器在重復(fù)頻率下的壽命主要受重復(fù)頻率參數(shù)的影響，因此需要研究不同重復(fù)頻率參數(shù)對(duì)電容器壽命特性的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種重復(fù)頻率脈沖下的金屬化膜電容器的壽命測(cè)試系統(tǒng)及方法，有利于研究ms級(jí)脈沖放電領(lǐng)域的金屬化膜脈沖電容器的壽命特性，同時(shí)能研究各個(gè)階段的經(jīng)歷時(shí)間(充電、保持、放電和間隔階段)和重復(fù)頻率對(duì)電容器壽命的影響。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種重復(fù)頻率脈沖下的金屬化膜電容器的壽命測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括充電電源和脈沖放電回路；其中，所述充電電源包括充電模塊、防反模塊和檢測(cè)控制模塊；所述充電模塊中，三相交流電通過(guò)前級(jí)三相不控整流電路輸出直流電壓，并經(jīng)過(guò)全橋逆變電路逆變?yōu)榻涣麟妷?，然后通過(guò)高頻變壓器升壓，再經(jīng)過(guò)單相全橋整流電路將交流電壓整流為直流電壓輸出；所述防反模塊連接所述充電模塊的輸出端，用于防止金屬化膜電容器放電時(shí)產(chǎn)生的反向電流流入所述充電模塊；所述檢測(cè)控制模塊連接所述充電模塊、所述防反模塊和所述脈沖放電回路，用于對(duì)所述充電模塊的單相全橋整流電路的直流側(cè)電流取樣，還用于對(duì)所述防反模塊的輸出電壓取樣，并判斷取樣電壓是否達(dá)到閾值電壓，是則向所述脈沖放電回路提供脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)使其連通。
[0006]優(yōu)選地，所述脈沖放電回路由晶閘管T和續(xù)流二極管D反并聯(lián)之后再與可變電感和可變電阻串聯(lián)得到，其一端為所述晶閘管T的正極和所述續(xù)流二極管D的負(fù)極；所述檢測(cè)控制模塊連接所述晶閘管T的控制端，通過(guò)向所述晶閘管T的控制端提供脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)使所述晶閘管T導(dǎo)通，進(jìn)而使所述脈沖放電回路連通。
[0007]優(yōu)選地，測(cè)試時(shí)，所述脈沖放電回路中所述晶閘管T的正極所在的一端連接所述防反模塊的高壓輸出端，所述脈沖放電回路的另一端接地；根據(jù)被測(cè)金屬化膜電容器的電容量大小和脈沖放電波形的參數(shù)要求，調(diào)節(jié)所述可變電感和所述可變電阻。
[0008]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種用上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的金屬化膜電容器的壽命測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0009](I)根據(jù)金屬化膜電容器C放電的脈沖電流波形要求及其電容量，計(jì)算得到可變電感Ls的大小和可變電阻R的阻值；
[0010](2)將金屬化膜電容器C接在防反模塊的輸出端，并將其置于恒溫恒濕箱B中，將脈沖放電回路中晶閘管T的正極所在的一端連接防反模塊的高壓輸出端，脈沖放電回路的另一端接地，用示波器對(duì)金屬化膜電容器C的電壓和脈沖放電回路的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)；
[0011](3)設(shè)置恒溫恒濕箱B的溫度和濕度，啟動(dòng)恒溫恒濕箱，待溫度、濕度達(dá)到設(shè)置值；
[0012](4)設(shè)置閾值電壓、金屬化膜電容器C的充電時(shí)間、保持時(shí)間和放電時(shí)間，設(shè)置總脈沖放電次數(shù)為I ;
[0013](5)使金屬化膜電容器C對(duì)可變電感Ls和可變電阻R進(jìn)行一次充放電；
[0014](6)根據(jù)示波器上的電壓和電流波形，調(diào)節(jié)可變電感Ls和可變電阻R ;
[0015](7)重復(fù)以上步驟(5)和(6)，直到金屬化膜電容器C的放電電壓和電流波形滿足要求為止；
[0016](8)重新設(shè)置總脈沖放電次數(shù)為所需值，設(shè)置連續(xù)充放電時(shí)間和相鄰兩次連續(xù)充放電過(guò)程的間歇時(shí)間，使金屬化膜電容器C連續(xù)進(jìn)行充放電，測(cè)量金屬化膜電容器C的電容量變化，得到其壽命值。
[0017]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0018](I)在充電模塊中引入高頻變壓器，使得金屬化膜脈沖電容器的充放電能獲得較高的重復(fù)頻率(最大為100Hz)，從而有利于研究ms級(jí)脈沖放電領(lǐng)域的金屬化膜脈沖電容器的壽命特性。
[0019](2)將充電模塊、防反模塊和檢測(cè)控制模塊統(tǒng)一整合為充電電源，電容器能方便地在充電電源的輸出端進(jìn)行更換，同時(shí)能方便地對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行控制。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的重復(fù)頻率脈沖下的金屬化膜電容器的壽命測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是電容器的電容量變化與脈沖放電次數(shù)的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的重復(fù)頻率脈沖下的金屬化膜電容器的壽命測(cè)試系統(tǒng)包括充電電源和脈沖放電回路4。其中，脈沖放電回路4由晶閘管T和續(xù)流二極管D反并聯(lián)之后再與可變電感和可變電阻串聯(lián)得到，其一端為晶閘管T的正極和續(xù)流二極管D的負(fù)極。充電電源包括充電模塊1、防反模塊2和檢測(cè)控制模塊3。
[0024]充電模塊I中，三相交流電通過(guò)前級(jí)三相不控整流電路輸出直流電壓，并經(jīng)過(guò)全橋逆變電路(開關(guān)為IGBT)逆變?yōu)榻涣麟妷?，然后通過(guò)高頻變壓器升壓，再經(jīng)過(guò)單相全橋整流電路將交流電壓整流為直流電壓輸出。防反模塊2連接充電模塊I的輸出端，用于防止金屬化膜電容器放電時(shí)產(chǎn)生的反向電流流入充電模塊I。檢測(cè)