电解电容的纹波电流的计算

变频器直流母线电容纹波电流计算方法(一) 各类电动机是我们发电量的主要消耗设备，而变频器作为电动机的驱动装置成为当前”节能减排”的主力设备之一。

它一方面可以起到节约能源消耗的作用，另一方面也可以实现对原有生产或处理工艺过程的优化。

目前应用最多也最广的是交-直-交电压型变频器，即中间存在直流储能滤波环节，一般采用大容量电解电容器实现此功能。

使用电解电容器的作用主要有以下几个：（1）补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差；（2）提供逆变器开关频率的输入电流；（3）减小开关频率的电流谐波进入电网；（4）吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量；（5）提供瞬时峰值功率；（6）保护逆变器免受电网瞬时峰值冲击。

电解电容器设计选型所需要考虑的主要因素有以下几个：电容器的电压、电容器量、电容器的纹波电流、电容器的温升与散热、电容器的寿命等等。

这些因素对变频器满足要求的平均无故障时间（mtbf）十分重要。

然而电解电容器的纹波电流的计算如何能明确给出计算依据，这是本文所要解决的问题。

直流母线电容纹波电流的计算纹波电流指的是流过电解电容器的交流电流，它使得电解电容器发热。

纹波电流额定值的确定方法是在额定工作温度下规定一个允许的温升值，在此条件下电容器符合规定的使用寿命要求。

当工作温度小于额定温度时，额定纹波电流可以加大。

但过大的纹波电流会大大缩短电容器的耐久性，当纹波电流超过额定值，纹波电流所引起的内部发热每升高5℃，电容器器的寿命将减少50%。

因此当要求电容器器具有长寿命性能时，控制与降低纹波电流尤其重要。

但在实际设计过程中，电解电容器的纹波电流由于受变频器输入输出各物理量变化以及控制方式等的影响很难直接计算得到，一般多采用根据实际经验估算大小，如每μf电容器要求20ma纹波电流之类的经验值，或者通过计算机仿真来估算[3～6]。

本文根据对变频器电路拓扑与开关调制方式的分析，并借鉴已有文献资料，归纳出一个直接的计算电解电容器纹波电流的方法，供大家参考。

频率1201k 10k 100k 频率因子1 1.32 1.45 1.5频率1201k 10-30k 30-100k 频率因子0.50.80.91Specificatiion Series:GE GE2VM220W20OTWV(Vo)工作电压Cap(uF)容量Dia(Φ)直径Length(L) 高度Rated Temp(To)额定工作温度Life(Lo)额定寿命时间Rated Ripple(Io)额定纹波电流(100kHz)L-F ripple current 低频纹波电流(100Hz) H-F ripple current高频纹波电流（35kHz ）Actual Ripple(Ix)实际纹波电流(100kHz)Ambient Temp(Tx)环境温度△To 允许中心温升△Tx实际中心温升L X (hrs)使用时间（小时)L X (year)使用时间（年）3502212.52010512000350175.5281.54508558.330534 3.49SUIT TYPE : SNAP-INSpecificatiion Series:LS LS 450WV-180uF 25X35WV(Vo)工作电压Cap(uF)容量Dia(Φ)直径Length(L) 高度Rated Temp(To)额定工作温度Life(Lo)额定寿命时间Rated Ripple(Io)额定纹波电流(120Hz)L-F ripple current 低频纹波电流(100Hz)H-F ripple current 高频纹波电流（34kHz ）Actual Ripple(Ix)实际纹波电流(120Hz)Ambient Temp(Tx)环境温度△To 允许中心温升△Tx 实际中心温升Vo额定电压Vx实际工作电压L X (hrs)使用时间（小时)L X (year)使用时间（年）45018025358530001701.78951034113066.410445039442434 4.84W.V 1201K 10K 100K160~2501 1.32 1.45 1.5315~4501 1.3 1.411.43Actual ripple current and ripple current need to use the product catalog provided by the frequency coefficient into the same frequency, the conversion formula is as followsRD2010-0416-01△Tx=△To×（Ix/Io)∧2技術中心 Benson 制定Frequency correction factor for ripple current (Hz)※To calculate the △TX from the actual r.m.s. ripple of the capacitor. refer to the table below.※已知实际纹波电流时，请用下面的公式计算出△TxWhen "Ix" is known, use the following equation to estimate △Tx即:当已知实际纹波电流"Ix"时, △TX 可用下面计算公式Where :Io =rated r.m.s. ripple GA 系列LS 系列实际纹波电流和额定纹波电流需使用产品目录提供的频率系数转换成相同频率，转换公式如下Life Estimation Formula for the CapacitorsLx = Lo ×　2（To-Tx)/10 × 2(△To-△Tx)/5复合频率计算I 复合=sqrt 【(If1/kf1)^2 + (If2/kf2)^2 + … + (Ifn/kfn)^2 】If1—f1频率条件下的纹波电流；If2—f2频率条件下的纹波电流；Ifn —fn 频率条件下的纹波电流；kf1—f1频率的频率校正因子；kf2—f2频率的频率校正因子；kfn —fn 频率的频率校正因子。

变频器直流母线电容纹波电流计算方法各类电动机是我们发电量的主要消耗设备，而变频器作为电动机的驱动装置成为当前“节能减排”的主力设备之一。

它一方面可以起到节约能源消耗的作用，另一方面也可以实现对原有生产或处理工艺过程的优化。

目前应用最多也最广的是交-直-交电压型变频器，即中间存在直流储能滤波环节，一般采用大容量电解电容器实现此功能。

使用电解电容器的作用主要有以下几个：（1）补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差；（2）提供逆变器开关频率的输入电流；（3）减小开关频率的电流谐波进入电网；（4）吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量；（5）提供瞬时峰值功率；（6）保护逆变器免受电网瞬时峰值冲击。

电解电容器设计选型所需要考虑的主要因素有以下几个：电容器的电压、电容器量、电容器的纹波电流、电容器的温升与散热、电容器的寿命等等。

这些因素对变频器满足要求的平均无故障时间（mtbf）十分重要。

然而电解电容器的纹波电流的计算如何能明确给出计算依据，这是本文所要解决的问题。

直流母线电容纹波电流的计算纹波电流指的是流过电解电容器的交流电流，它使得电解电容器发热。

纹波电流额定值的确定方法是在额定工作温度下规定一个允许的温升值，在此条件下电容器符合规定的使用寿命要求。

当工作温度小于额定温度时，额定纹波电流可以加大。

但过大的纹波电流会大大缩短电容器的耐久性，当纹波电流超过额定值，纹波电流所引起的内部发热每升高5℃，电容器器的寿命将减少50%。

因此当要求电容器器具有长寿命性能时，控制与降低纹波电流尤其重要。

但在实际设计过程中，电解电容器的纹波电流由于受变频器输入输出各物理量变化以及控制方式等的影响很难直接计算得到，一般多采用根据实际经验估算大小，如每μf电容器要求20ma纹波电流之类的经验值，或者通过计算机仿真来估算[3～6]。

本文根据对变频器电路拓扑与开关调制方式的分析，并借鉴已有文献资料，归纳出一个直接的计算电解电容器纹波电流的方法，供大家参考。

电解电容纹波电流计算电解电容器是一种将电荷存储在电解介质中的被极化的电容器。

在工业和电子设备中，电解电容器广泛应用于滤波、耦合和能量存储等电路中，以平稳和稳定电流的波动。

电解电容器的纹波电流取决于电源的电压纹波和电解电容器的参数。

首先，我们需要了解电源的电压纹波的性质和电解电容器的参数。

电源电压的纹波通常用纹波系数来表示，纹波系数是指电压纹波电压与电源直流电压之比。

对于交流电源，纹波系数通常在1%到10%之间。

电解电容器的参数主要有电容值和额定电压两个重要指标。

电解电容器的电容值决定了其存储电荷的能力，通常以微法（μF）为单位。

额定电压是指电解电容器可承受的最大电压，通常以伏特（V）为单位。

在实际计算中，我们可以通过以下公式来计算电解电容器的纹波电流：Ir=Vr/(2*f*C)其中，Ir表示电解电容器的纹波电流，Vr表示电源电压的纹波电压，f表示电源的工作频率，C表示电解电容器的电容值。

从公式可以看出，电解电容器的纹波电流与电源电压的纹波电压呈线性关系，而与电源的工作频率和电解电容器的电容值呈反比关系。

假设一个电解电容器的电容值为1000μF，额定电压为16V，在一个交流电源频率为50Hz的情况下，如果电源的纹波系数为5%，我们可以通过上述公式来计算纹波电流。

首先，我们需要计算电源电压的纹波电压Vr。

假设电源的直流电压为12V，纹波系数为5%，那么Vr=12V*0.05=0.6V。

将Vr=0.6V，f=50Hz，C=1000μF代入公式中，可以得到：Ir=0.6V/(2*50Hz*1000μF)=0.6V/(2*50*0.001F)=0.6V/0.1A=6A因此，这个电解电容器的纹波电流为6A。

需要注意的是，纹波电流是很重要的电容器参数，尤其对于一些对纹波电流要求较高的电子设备，如音频放大器等。

过高的纹波电流会导致电解电容器温度升高、损耗增加，甚至可能导致电容器破裂。

因此，在设计电子电路时应合理选择电容器参数，同时注意电源电压的纹波系数。

一、前言：铝电解电容的工作状态及工作环境,是影响其寿命的主要因素。

在众多因素中，又以环境温度的高低和 Ripple Current 纹波电流的大小对电容寿命的影响最大。

所以在实际使用中，电解电容Ripple Current有否超规格，电解电容工作温度有否超标准值，是影响电容失效爆浆的最主要原因，特别是在整机测试未对电解电容寿命进行估算计算的情况下，电解电容Ripple Current 的测试，计算及判定，尤为重要。

二、标准测试:1、一次侧Bulk Cap.纹波电流说明：一次侧Bulk Cap.纹波电流通常由基本频率(低频率)和高频(开关频率)电流构成，因此在计算时，要通过合成公式，利用频率系数计算出其在指定频率下的合成有效值。

(如图1所示) R/C(Ripple Current) = Lowf(Low Freq.Current) +Hif(High Freq. Current)一次侧Bulk Cap.是指：一次侧主电解电容；Lowf 是指：低频纹波电流有效值； Hif 是指：高频纹波电流有效值。

图(1)2、二次侧Filter Cap.纹波电流说明：二次侧Filer Cap.纹波电流通常由高频电流构成。

R/C(Ripple Current) = Hif(High Freq. Current) 二次侧Filter Cap.是指二次侧滤波电解电容。

3、温度机种名称： 机种编号： 机种类别： 电路拓扑：输出规格：编写单位：应用类别：材料应用受控日期：201 年 月 日应用编号：AR500XbcEedDFf P应用描述： 电解电容纹波电流的测试，计算及判定Temperature Meas. = Cap. Case 实测值.-----------此处指电容壳温。

三、計算公式 :1、一次侧Bulk Cap.纹波计算：R/C Stress(Ripple Current Stress) = ()()TFHifFLowf222/1/+R/C Stress：纹波电流计算压力值，F1=低频时的纹波系数(120Hz)，T= 纹波温度系数，F2=高频时的纹波系数(>10KHz)；2、二次侧Filter Cap.纹波计算:R/C Stress(Ripple Current Stress) = ()TF Hif2/F2 =高频时的纹波系数(>10KHz)，T = 纹波温度系数；R/C Stress：纹波电流计算压力值。

电解电容纹波电流与频率电解电容纹波电流与频率1. 引言电解电容器是一种常见的电子元件，用于存储电荷和平滑直流电源中的纹波电压。

在实际应用中，了解电解电容纹波电流与频率之间的关系对优化电路设计和避免电解电容器过载起着重要作用。

本文将探讨电解电容纹波电流与频率之间的关系，并提供一些个人观点和理解。

2. 电解电容器的工作原理电解电容器是由两个电极和介质电解质组成的。

当电解质中通过电流时，电极会发生电化学反应，形成电化学界面，从而使电容器具备存储电荷的能力。

在直流电路中，电解电容器可以平滑纹波电压，通过吸收纹波电流并在需要时释放。

但是，电解电容器也存在一定的限制，包括容量、电压和频率等方面。

3. 电解电容纹波电流的定义与计算电解电容纹波电流是指电容器上产生的交流电流，通常由交流电源中的纹波电压引起。

纹波电流是由电容器对纹波电压变化的响应造成的，其幅度取决于电容器的性能和频率。

计算纹波电流的方法包括根据电容器的容量值和纹波电压的频率进行计算，或者通过实验测量获得。

4. 纹波电流与频率之间的关系纹波电流与频率之间存在着一定的关系。

当频率增加时，纹波电流的幅度往往会增加，因为电容器需要更快地对纹波电压变化做出响应。

而对于相同幅度的纹波电压，频率越低，纹波电流越小。

这是因为频率较低时，电容器有更多的时间来响应纹波电压的变化，从而限制了纹波电流的大小。

5. 影响纹波电流的因素除了频率之外，纹波电流还受到其他因素的影响。

首先是电容器的容量值。

较大的容量值可以存储更多的电荷，从而降低纹波电流的大小。

其次是电解电容器的串联等效电阻。

电解电容器具有一定的等效电阻，会导致纹波电流的增加。

电解电容器的工作温度和负载电流也会对纹波电流产生影响。

6. 个人观点和理解在我看来，电解电容纹波电流与频率之间的关系是一种动态平衡。

在不同频率下，纹波电流的幅度会发生变化，这取决于电容器对纹波电压变化的响应速度。

对于高频率的纹波电压，电容器需要更快地对其进行响应，因此纹波电流的幅度较大。

电解电容寿命计算方法寿命估算(Life Expectancy)：电解电容在最高工作温度下，可持续动作的时间。

Lx=Lo*2(To-Ta)/10Lx=实际工作寿命Lo=保证寿命To=最高工作温度(85℃or105℃)Ta= 电容器实际工作周围温度Example：规范值105℃/1000Hrs65℃寿命推估：Lx=1000*2(105-65)/10实际工作寿命：16000Hrs高温负荷寿命(Load Life)将电解电容器在最高工作温度下，印加额定工作电压，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap：试验前之值的20%以内tanδ：初期特性规格值的200%以下LC ：初期特性规格值以下高温放置寿命(Shelf Life)：将电解电容器在最高工作温度下，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap: 试验前之值的20%以内tanδ:初期特性规格值的200%以下LC:初期特性规格值以下高温充放电试验(Charge/Discharge Test)将电解电容器在最高工作温度下，印加额定工作电压，经充电30秒后再放电330秒为一cycle，如此经1,000 cycles 后，须符合下列变化：Δcap : 试验前之值的10%以内tanδ : 初期特性规格值的175%以下LC : 初期特性规格值以下纹波负荷试验(Ripple Life)将电解电容器在最高工作温度下，印加直流电压及最大纹波电流（直流电压+最大涟波电压峰值=额定工作电压），经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：Δcap : 试验前之值的20%以内tanδ : 初期特性规格值的200%以下LC : 初期特性规格值以下常用电解电容公式容抗 : XC=1/(2πfC) 【Ω】感抗 : XL=2πfL 【Ω】阻抗: Z=√ESR2+(XL-XC)2 【Ω】纹波电流: IR=√(βA△T/ESR) 【mArms】功率 : P=I2ESR 【W】谐振频率 : fo=1/(2π√LC) 【Hz】。

Electrolytic Capacitor Ripple Current Derating Test Method and Life TimeEvaluationFrom：郭雪松Date：Oct-27-04一．SPEC1.电解电容零件工程规格书中之Standard Rating表格，其中规定了不同规格的电解电容Rated Ripple Current值，例如：Sharp 机种PWPC C904(滤波电容) 67L215L-820-15N (CNN公司KXG Series)2.此电容用于电源输入端滤波，因此采用120Hz时的Rated Ripple Current规格715mA。

3.而用于评估电解电容Ripple Current之Spec要依据以下公式：SPEC=Spec （component ）×频率系数（FM ）×温度系数（TM ） 注：FM/TM 取值方法见附表4.OTPV 评估电解电容Ripple Current 的Derating 规格为85％，因此 测试值<SPEC ×85％ 时判定OK 。

二．Test Method将电解电容接地端吸开串联一导线，直接用电流计探头测试该导线电流的有效值（rms ），测试时要调整输入电压值（90V ～264V ）达到纹波电流最大。

见图示：Irms 三．附表（FM&TM 取值方法）：NCC 公司产品为例1.Multiplying Factors on KMG Series （radial lead type ） Frequency MultipliersTemperature Multipliers2. Multiplying Factors on KY Series Frequency MultipliersTemperature Multipliers3. Multiplying Factors on KXG Series Frequency MultipliersTemperature Multipliers*Temperature multipliers shows the guide limits of the maximum available ripple current at each of the temperature,of which the life time at the rated maximum operating temperature is expected. 四．电解电容寿命评估测试方法1.Calculation Formula:电容寿命Life Time= Life(spec)×2(Ts-Tt)/10Life(spec)：指spec中标明的寿命值Ts：电容最高使用温度值Tt：电容本体温度测试值2.判定方法：以上计算得出之寿命值与整机MTBF目标值比较，若大于目标值则判定OK。

电解电容高频纹波电压计算esr ton
在电子电路中，电解电容常常被用于存储和释放能量。

然而，当电流通过电解电容时，会产生一定的纹波电压。

纹波电压的大小与电解电容的ESR（等效串联电阻）和ton（时间常数）有关。

ESR是电解电容的一个重要参数，它反映了电容内部阻抗的大小。

ESR越高，电容的阻抗越大，纹波电压也越大。

因此，在选择电解电容时，应尽量选择ESR较低的产品，以减小纹波电压对电路的影响。

时间常数ton则是一个与纹波电压相关的参数。

时间常数ton是指在特定频率下，电解电容的ESR与容抗之比。

在计算纹波电压时，需要先确定时间常数ton的大小。

根据纹波电压的计算公式，纹波电压的大小与时间常数ton和输入电压的平方根成正比。

因此，在选择电解电容时，应尽量选择容量较大的产品，以减小纹波电压对电路的影响。

总之，电解电容的选择对于电路的性能至关重要。

在选择电解电容时，应综合考虑ESR、容量、耐压值等因素，以确保电路的正常运行。

同时，对于需要高频应用的场合，应选择高频性能较好的电解电容，以减小纹波电压对电路的影响。

电解电容额定纹波电流概述及解释说明1. 引言1.1 概述在现代电子设备中，电解电容作为一种重要的元件得到了广泛应用。

它不仅具有存储能量的能力，还可以平滑和稳定电流，从而确保电路的正常工作。

然而，在实际使用中，由于各种因素的影响，额定纹波电流成为了一个需要关注和解决的问题。

1.2 文章结构本篇文章将围绕"额定纹波电流"这一主题展开讨论。

首先，我们将介绍电解电容的定义、原理、组成和工作原理，并探讨其应用领域。

接着，我们将详细阐述额定纹波电流的定义、概述以及影响因素，并介绍测量方法和标准。

随后, 我们将深入探讨纹波电流对电解电容的影响以及如何降低额定纹波电流。

最后, 我们将通过实例分析和案例说明来进一步加深对该主题的理解。

1.3 目的本文旨在提供关于额定纹波电流的详细概述和解释说明。

通过对这一主题的深入研究，读者可以更好地了解电解电容和额定纹波电流之间的关系，并学习如何降低纹波电流对电容器性能的影响。

此外，本文还将通过实例分析和案例说明，帮助读者更好地理解相关概念和方法，并为未来应用提供展望。

2. 电解电容：2.1 定义和原理：电解电容是一种用于储存和释放电荷的装置，其基本构造由两个导体层（称为极板）之间夹着一个绝缘层（电解质）组成。

这种电解质通常是无机盐溶液或有机溶剂。

当施加电压到电解电容上时，正负极板上会产生相应的带电离子，从而引起带电分布。

这使得正极板在带有正荷的同时，吸引了等量的负荷，形成了一对等量但反向的正负极。

2.2 组成和工作原理：通常情况下，两个极板由导体材料如铝箔或薄金属片制成，并通过绝缘材料如纸浆、塑料薄膜或氧化铝将它们隔开。

极板中具有较高阳/阴表面积比可以增加其储存能力。

在充放电过程中，当施加直流（DC）信号时，正极板会吸引阴离子并积累在其表面上，而负极板则吸引阳离子。

而在交流（AC）信号下，快速变换的电压会导致电解质内部离子来回运动，从而产生交流纹波电流的效果。