基于空間電荷理論的脈沖電容器性能研究.pdf

1、脈沖電容器作為最常見的脈沖儲(chǔ)能單元，是脈沖功率技術(shù)的重要組成部分。由于具有高儲(chǔ)能密度、長(zhǎng)壽命、高可靠性的特點(diǎn)，金屬化膜電容器目前已成為使用最廣泛的脈沖電容器。本文以金屬化雙向拉伸聚丙烯（BOPP）膜電容器為研究對(duì)象，基于空間電荷理論對(duì)脈沖電容器的保壓性能和壽命特性展開研究。
　　本文首先分析了電介質(zhì)中陷阱和空間電荷的形成，以及脈沖電容器性能與空間電荷的相關(guān)性。使用聚合物的能帶理論，解釋了陷阱的形成以及空間電荷的入陷、脫陷過(guò)程。介紹

2、了空間電荷形成的三種方式：電極注入、雜質(zhì)熱離解以及空間電荷極化。其中，空間電荷極化過(guò)程與電容器的保壓性能相關(guān)，電極注入過(guò)程與電容器的壽命特性相關(guān)。其次，研究了脈沖電容器的保壓性能?；诳臻g電荷極化的拓展德拜模型，建立了脈沖電容器保壓性能研究模型，研究得到結(jié)論：在溫度為25℃~70℃、電壓為1kV~3kV、充電時(shí)間為10s~80s的范圍內(nèi)，電容器在一分鐘（1min）的電壓下降百分比仿真值與實(shí)測(cè)值的偏差不超過(guò)2.5％，證實(shí)了利用仿真方法預(yù)測(cè)

3、電容器保壓性能的可行性。研究了電容器保壓性能的影響因素，結(jié)果表明：溫度的升高、電壓的增大以及充電-保持時(shí)間的縮短均會(huì)削弱電容器的保壓性能。最后，研究了脈沖電容器在重復(fù)頻率工作條件下的壽命特性。建立了電容器壽命測(cè)試平臺(tái)，得到結(jié)論：重復(fù)頻率的降低會(huì)縮短脈沖電容器的壽命。基于該結(jié)果，建立了注入空間電荷測(cè)試平臺(tái)、薄膜TSDC測(cè)量系統(tǒng)以及元件陷阱密度測(cè)量平臺(tái)，研究了脈沖電容器的充放電重復(fù)頻率、注入的空間電荷以及介質(zhì)中陷阱參數(shù)的關(guān)系，得到結(jié)論：重復(fù)