增強型電容器支持全球?qū)崿F(xiàn)綠色能源的長遠目標（圖）

全球的絕大部分國家都已經(jīng)簽署了京都議定書，其成功之處在于各簽約國政府設(shè)定了發(fā)展可持續(xù)能源的目標，并向著這一目標在努力，如歐洲計劃到2011年，可再生能源的發(fā)電量所占的比例至少要達到3.5%，德國政府希望將這個比例在2020年提高到20%。實際上，達到這些目標需要綜合使用幾種技術(shù)，主要是水能、太陽能和風(fēng)能。水能的開發(fā)和利用由來已久，其提升的空間已經(jīng)不大，因此成功實現(xiàn)京都議定書目標的重任落在了太陽能和風(fēng)能上。

以目前的技術(shù)來看，太陽能電池所采集到的能量實際上是相當少的，如一塊太陽能電池產(chǎn)生的電壓只有1.6電子伏特。因此，風(fēng)能更受到各國的親睞：截至2007年，全球有26個國家已經(jīng)在海岸和內(nèi)陸的風(fēng)場安裝了風(fēng)力發(fā)電裝置，所采集的能量可以為數(shù)千戶家庭提供照明用電。在這些國家中，中國的風(fēng)力發(fā)電機數(shù)量排在前5位，并計劃將風(fēng)力發(fā)電的裝機容量在2020年提高到100000MW，這差不多等于目前全球風(fēng)場的總裝機容量。而其他國家也正計劃在同樣的時間內(nèi)，大大增加風(fēng)力發(fā)電的裝機容量。

目前各國政府鼓勵風(fēng)能發(fā)電的重要措施是推動家庭或商業(yè)用戶安裝風(fēng)機，將他們變?yōu)椤拔⑿桶l(fā)電機” ，他們可以將未用的電能反饋進電網(wǎng)，換取當?shù)?strong>電力公司的電費減免。風(fēng)能在給人們帶來清潔、可持續(xù)的能源的同時，也提出了很多新的挑戰(zhàn)，如要在無法控制的自然條件下生產(chǎn)出高質(zhì)量的電能、如何利用有限的風(fēng)能產(chǎn)生更多的電能、實用級風(fēng)場的地理位置決定了對風(fēng)力發(fā)電機組可靠性的苛刻要求、綠色能源的特性所要求的環(huán)境友好的系統(tǒng)特性等等。

為保證利用風(fēng)力所產(chǎn)生的電能可被終端用戶直接使用或是輸送到電網(wǎng)里去、具有適當質(zhì)量的穩(wěn)壓輸出。風(fēng)能市場的用戶使用了各種各樣的技術(shù)來提升這種相對噪聲很多的電源信號。許多電子逆變器系統(tǒng)使用帶有鋁電解電容器的直流母線(DC link)來平滑變頻器的DC-link電壓。鍍金屬聚丙烯薄膜電容器也適用于這種應(yīng)用，可以做為替代產(chǎn)品來使用。

用于平滑DC link電壓的電容器的電壓等級一般都很高，帶有螺絲端子，一般組裝成電容器組的形式。這些電容器具有高紋波電流，以便承受負載的改變，以及施加到DC link整流輸入上的電流瞬變，使器件能夠長期可靠地工作。

對于實用級的風(fēng)力發(fā)電機和其他可能接入電網(wǎng)的裝置，法律要求必須提供功率因數(shù)校正(PFC)功能，這對保持傳輸網(wǎng)的效率和防止損害電網(wǎng)中的其他設(shè)備是是非必要的。由于具有低損耗和高電流密度，采用鍍金屬聚合物薄膜技術(shù)的AC大電流功率電容器最適合功率因數(shù)校正。電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的原始交流電本來就是變化的，這意味著風(fēng)力發(fā)電機需要很大的電容器組，在管理系統(tǒng)的控制下，電容器組逐級地切入和切出電路。管理系統(tǒng)會不斷監(jiān)控實際的功率因數(shù)，使之向目標值靠近。

為了進一步提高系統(tǒng)的整體效率，目前PFC電容器陣列正傾向于使用涌入斜坡前置電阻進行保護，前置電阻只在切換電容器時投入電路，節(jié)約了以往由于線圈所造成的電流損耗。

大型風(fēng)場的風(fēng)力比較穩(wěn)定和可靠，但這些實用級風(fēng)場絕大部分都在人煙稀少的地區(qū)，因此對風(fēng)力發(fā)電機的基本要求包括高可靠性和可用性，以及長維護間隔。這一點對想要保證持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)和盈利的電力公司非常重要。這一要求也被傳遞到了設(shè)備制造商，電容器制造商更是設(shè)備質(zhì)量的重要保證。

電容器制造商特別重視長壽命和故障保護操作這些極端要求，特別是當電容器用在風(fēng)力發(fā)電裝置中時。多年以來，全相過壓拉斷熔斷器系統(tǒng)在許多應(yīng)用里都表現(xiàn)出了良好的性能：當器件內(nèi)部壓力達到門限值后，過壓會使器件的表皮膨脹，膨脹超過一定限度就會觸發(fā)內(nèi)部熔斷器拉斷并切斷電容器電極，進而把電容器的電極從電源斷開，因此不會產(chǎn)生有害的電弧。

圖注：Vishay ESTAprop(R) 和 ESTAdry(R) 圓柱形電容器用于風(fēng)力渦輪機

線圈的堆迭式裝配能夠保證繞組單元的相鄰接觸區(qū)連到同一個線路接線端上，可以防止接線端之間的高能短路風(fēng)險，還能確保每個繞組單元與接線端的焊接處有相同的接觸面積，使器件的動作整齊一致，實現(xiàn)最佳的效率。

為滿足系統(tǒng)對更高可靠性和長壽命的要求，電容器制造商非常注重提高冷卻效率。這一點可以從用于可再生能源轉(zhuǎn)換的電容器采用的新外形上看出來，新設(shè)計的外形強調(diào)優(yōu)化表面積與器件總體積的比例。與電容量相當?shù)膫鹘y(tǒng)電容器相比，采用84mm等直徑尺寸的細圓柱型外殼可確保高導(dǎo)熱能力，降低繞組單元的內(nèi)部溫度，延長在高負載情況下電容器的預(yù)期壽命。經(jīng)過優(yōu)化的聚丙烯薄膜電容器的典型預(yù)期壽命超過了150,000小時；如果外殼的最高溫度保持在65℃以下，直徑84mm的最新器件可承受每單位最高50A的過流。

作為制作綠色能源的設(shè)備，其最基本的前提是它要對環(huán)境友好。因此制造商特別注意為電容器填充合適的混合物。目前的干式電容器和油浸電容器都是可以選擇的：干式電容器中的惰性氣體本身對環(huán)境是無害的；油浸電容器可能會更合適，其所填充的可生物降解植物基油的導(dǎo)熱率比惰性氣體大約高7倍，而且即便意外泄露時也不會對環(huán)境造成破壞。

結(jié)論

風(fēng)能已經(jīng)在全世界很多國家的能源戰(zhàn)略中占有了一席之地，而且更多的分布式能源基礎(chǔ)設(shè)施在個人用戶當中流行開來。既要考慮到政府/電力公司的大項目與消費者的微型發(fā)電機并存的狀況，還要顧及企業(yè)對價格的承受能力，因此需要制造商提供高質(zhì)量、高效率、價格敏感、可靠，而且制造商會長期持久投資的設(shè)備。這種需求不單針對風(fēng)力發(fā)電機本身，也包括功率轉(zhuǎn)換和控制單元。[!--empirenews.page--]

在這些控制單元中，電容器在調(diào)節(jié)和管理渦輪驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生的電力方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。Vishay作為全球最大的電容器設(shè)計、生產(chǎn)廠商之一，正在與業(yè)內(nèi)同仁一起攜手推出不僅滿足應(yīng)用和環(huán)保提出的特殊要求，而且更具有明顯超出標準器件的性能、可靠性和耐用性的高性價比器件。