并聯(lián)有源電力濾波器保護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)研究
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時(shí)間：2012-11-21
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
緩沖電路在設(shè)計(jì)安裝中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
(1)在進(jìn)行裝配時(shí)，要盡量降低主電路和緩沖電路的分布電感，而且接線(xiàn)越短越粗越好；
(2)IGBT關(guān)斷時(shí)，必須控制在安全操作區(qū)域內(nèi)；
(3)緩沖電容Cs應(yīng)采用低感高頻且性能良好的電容，引線(xiàn)應(yīng)盡量短，可直接接在IGBT的端子上；
(4)緩沖電阻Rs應(yīng)滿(mǎn)足IGBT在下一次動(dòng)作前將存儲(chǔ)在緩沖電容Cs中的電荷放完的要求；
(5)緩沖二極管Ds應(yīng)選用快開(kāi)通和快恢復(fù)二極管，避免產(chǎn)生開(kāi)通過(guò)電壓和反向恢復(fù)所引起的較大振蕩過(guò)電壓。
緩沖電容器的電容Cs可由下式求出：
式中，L為主電路的寄生電感，這個(gè)參數(shù)要用專(zhuān)用的設(shè)備才能測(cè)出，本設(shè)計(jì)以1μH／m的估算結(jié)果作為計(jì)算值；I0為IGBT關(guān)斷時(shí)的集電極電流，計(jì)算時(shí)取IGBT的額定電流的兩倍2×150 A；Ed表示直流電源電壓，取P—N間短路保護(hù)時(shí)的額定電壓800 V；VCEP是緩沖電容器電壓的最終到達(dá)值，一般取C—E間電壓的0．9倍，即0．9X1 200 V。
通過(guò)計(jì)算可得，Cs為1．15 μF。由于以上寄生電感的值為估算值，所以實(shí)際電容值應(yīng)以此為基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定最佳值。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)，本系統(tǒng)最終采用了1 μF／1 200 VDC的高頻薄膜電容作為緩沖電容。
緩沖電阻Rs一般可由下式求出：
式中，f為開(kāi)關(guān)頻率，取16．2 kHz作為計(jì)算值，把緩沖電容值1μF代入，即可得出緩沖電阻Rs的最大值為26．84Ω。
緩沖電阻Rs發(fā)生的損耗P與電阻值無(wú)關(guān)，一般可以由下式求出：
因此，本裝置選擇25 Ω／250 W的電阻作為緩沖電阻。
緩沖二極管Ds的選取應(yīng)避免關(guān)斷時(shí)嚴(yán)重的振蕩，本文選擇富士電機(jī)生產(chǎn)的ERG28-12。
此外，為了更好地吸收過(guò)電壓，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況(例如容量、損耗等)選擇混合緩沖電路，這樣有助于取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮各緩沖電路的優(yōu)點(diǎn)。本文研制的APF樣機(jī)就是采用C緩沖電路與放電阻止型RCD緩沖電路聯(lián)合的方法，實(shí)際運(yùn)行效果良好。緩沖電路電容兩端的電壓波形如圖5所示，由圖可見(jiàn)，電容兩端電壓較為平穩(wěn)，無(wú)大幅度的尖峰電壓；IGBT發(fā)射極與集電極間電壓波動(dòng)波形如圖6所示，發(fā)射極與集電極間電壓較為平緩，未出現(xiàn)多次振蕩且幅值過(guò)大的過(guò)沖電壓，表明該緩沖電路很好地吸收了寄生電感所產(chǎn)生的尖峰電壓，尖峰過(guò)壓?jiǎn)栴}得到了解決。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/175994.htm
4 結(jié)語(yǔ)
SAPF可以有效治理電網(wǎng)諧波和補(bǔ)償無(wú)功功率，本文所述的主電路優(yōu)化方案以及C緩沖電路與放電阻止型RCD緩沖電路組成混合緩沖電路的設(shè)計(jì)方案，可以有效抑制寄生電感對(duì)系統(tǒng)的負(fù)面影響，并通過(guò)樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性，避免了由于過(guò)電壓而導(dǎo)致IGBT的損壞問(wèn)題，保證了并聯(lián)有源電力濾波器的安全運(yùn)行。
評(píng)論