基于電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)濾波參數(shù)的計算

作者：時間：2009-11-26 來源：網(wǎng)絡

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0 引言
在電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)中，濾波電容參數(shù)CF的計算和正確選擇對于保證系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量及降低設計成本具有重要而現(xiàn)實的意義。濾波電容參數(shù)過大或過小，不只是影響系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，而且電路中的高頻信號會嚴重影響信號和通信系統(tǒng)，也可能導致接至同一電網(wǎng)上的另外一些系統(tǒng)誤動作。
因此，直流環(huán)節(jié)濾波器在變頻器供電的傳動系統(tǒng)中是一個相當重要的功能器件，必須正確合理的選擇。但在實際的傳動系統(tǒng)設計中，工程人員大多基于經(jīng)驗公式，而不是根據(jù)引入逆變器開關策略和負荷特性進行計算，這就難于大范圍改變逆變器的開關頻率、脈寬。因此，存在較大的局限性。
在此從電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本原理出發(fā)，引入逆變器的開關策略，導出電容CF在工作過程中充放電電流的變化規(guī)律，經(jīng)簡化近似，求得了充電過程中電容上電荷量的最大值，從而得到確定電容參數(shù)的工程計算公式，該公式簡單，物理概念清楚，便于在工程實際中應用。

1 電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)的構成及工作原理
電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/188497.htm

由圖1可見，三相交流電經(jīng)橋式整流轉變成直流電，再經(jīng)電容CF濾波，施加到由GTR1-GTR6組成的逆變橋逆變成電壓和頻率可調(diào)的三相交流電，供給三相異步電動機。其電壓和頻率的協(xié)調(diào)控制由變頻控制器實現(xiàn)。
該系統(tǒng)濾波電容的作用是：
(1)起濾波作用，用來限制逆變器輸入端電壓的脈動；
(2)當異步電動機運行于再生制動狀態(tài)時，吸收經(jīng)逆變橋回送到直流環(huán)節(jié)的電能。
很顯然，該系統(tǒng)的直流濾波環(huán)節(jié)就是濾波電容CF。該系統(tǒng)濾波參數(shù)的計算就歸結為電容參數(shù)CF的計算。

2 直流環(huán)節(jié)的等效電路及充放電電流的計算
基于如下幾個方面的考慮：
(1)逆變器在工作過程中，電容兩端電壓的峰-峰值應當小于指標規(guī)定的數(shù)值；
(2)直流環(huán)節(jié)的損耗應保持在最小值；
(3)逆變器和感應電動機中產(chǎn)生的瞬變現(xiàn)象應充分得到阻尼；
(4)直流環(huán)節(jié)的參數(shù)應不影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
于是可得到直流環(huán)節(jié)的等效電路如圖二所示。
由圖2電路圖，設電流i1(t)紋波很小，則：
i1(t)=Id
于是可得到：

式中：iC(t)是流經(jīng)CF的電流；Id為直流電源所提供的電流；i2(t)為去逆變器的電流。
設逆變器為六階梯波逆變器，并且把逆變器當作開關來模擬。在忽略異步電動機旋轉電勢和異步電動機激磁電流影響的情況下，可得變頻電機的靜止模型和等效電路如圖3所示。