铝电解电容参数问题的研究现状

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铝电解电容参数问题的研究现状铝电解电容以其大容量、高耐压、高性价比等优点在各类电力电子中得到了广泛的应用，在逆变电路中可以很好的起到平稳电压、滤除噪声、存储能量等作用，是其必不可少的组成部分。根据以往的应用统计情况，铝电解电容是这类电路中故障率最高、最为薄弱的环节。因此，铝电解电容是影响光伏逆变器可靠性的关键因素，引起了人们广泛的关注。67351

然而，传统的可靠性研究主要是基于大量成败性实验数据的统计处理，力图通过无差别的失效数据获取批量产品的整体特性。然而，在现阶段，技术的革新越来越快，元器件的制作工艺不断改进，产品的研发周期不断减小，产品的寿命不断增长，大量的破坏性实验往往难以实现；此外，对于关键系统，尤其是需要有效维护的大型系统，人们往往更关心单一产品的可靠性特性，传统的基于整体的可靠性研究此时就显得力不从心。

研究统计表明，除意外的过大应力外，性能衰退往往是引起元件或系统失效的最主要原因。在某失效机理下，通过对元件或系统相关参数退变的过程进行监测与分析可以在不进行长期、破坏性实验基础上对其可靠性给予评价；同时，由于任何单一元件或系统均会以一定规律衰退，因此基于性能退化数据人们不仅可以研究批量对象的整体特性，也可以研究单一个体的特性。可见，与传统方法相比，基于性能退化的可靠性研究更有利于在可靠性评估、预测与维护中应用。论文网

2 铝电解电容参数问题的研究的发展

元器件的失效主要由突然的过大应力或逐渐积累的磨损引起，在正常的工作条件和有效的防护措施下，后者往往是最主要的失效原因。传统的可靠性工程主要是研究批量产品的寿命分布，研究的手段一般是通过大量、长期的成败型实验来获取样本的寿命数据，通过统计分析，估计其整体分布的特征量。然而，现在产品的设计周期越来越短，新技术层出不穷，产品的可靠性也已得到有效改善，事实上这种大量、长期的成败性实验已不再具有可能性；同时，随着分析技术和仿真技术的长足进步，人们对于元器件的失效机理，尤其是磨损失效机理有了更为深入的理解；基于计算机的测量与数据处理技术的发展，也为人们监测和分析其退化过程提供了必要的条件。在这样的背景下，基于性能退化的可靠性研究越来越受到国内外学者的关注，这方面的研究成果也不断的出现在文献和出版物中，成为可靠性研究领域新的热点。

基于性能退化的可靠性研究领域又包含很多方面，诸如建立元器件的磨损失效模型、磨损的测量和数据处理、维护策略的设计和优化等，国内外学者的研究也各有侧重。

美国马里兰大学的 Michael Pecht 教授和他的团队在 1986 年成立了先进寿命周期工程研究中心（Center for Advanced Life Cycle Engineering, CALCE），并在随后的几年里在美国军方的资助下对可靠性预计手册 Mil-HDBK-217 进行研究和改进，它们提出这种基于手册的可靠性预计存在很多问题，应该被废除，并在此基础上提出了基于失效物理（Physics of Failure, PoF）的电子产品可靠性预计方法[4]。他们认为传统上使用的基于手册的可靠性预计不考虑元件的失效机理，只是单纯的利用已有的某环境下的失效统计数据，这样的方法是不合理的，只有在了解了元件的实际失效机理基础上才可以做出有效的预计[5]。

此外，还有很多学者在基于状态的维护（Condition-based Maintenance, CBM）

思想下展开研究。1993 年法国学者 P. Venet 等人研究了转换器中铝电解电容故障检测和预防性维护的问题，通过大量实验研究了电容各参数退化过程的变化规律。1996 年罗克韦尔公司的 Michael L. Gasperi 研究了铝电解电容的可靠性预计模型，给出了较为完整的退化过程数学模型。文献[5]也讨论了电解电容的寿命测试和预计问题。2008年在 IEEE 工业应用社团年会上，法国学者 Karim Abdennadher 等人发表了一种针对不间断电源中铝电解电容的实时预防性维护系统，对数据采集、处理过程进行了论述。根据铝电解电容的物理结构推导了它的等效电路模型，根据其内部工作机理分析了电容器的退化原因和规律，并提出了一种电路测量计算方法。