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變頻器中整流濾波電解電容器的作用

電解電容器作為變頻器/逆變器的整流濾波電容器，一般認(rèn)為：電解電容器的*主要的參數(shù)是額定電壓、電容量，通常采用電解電容器作為整流濾波電容器，這種思想是受常規(guī)電子技術(shù)的單相整流電路的影響。在三相整流電路中，每個(gè)電源周期共有6個(gè)波頭，如采用電容器濾波，則每個(gè)波頭僅1/3的時(shí)間是整流器導(dǎo)通向輸出供電，剩下的2/3的時(shí)間，輸出功率就只能靠電容器提供，這個(gè)時(shí)間約為電源周期的1/9，即2.22mS。以輸出功率為30kW的變頻器，濾波電容器通常采用3300μF/400V電解電容器兩串兩并。在這種負(fù)載條件下的整流輸出的平均值電流約為50A。在整流器不工作的2.2mS的時(shí)間內(nèi)，濾波電容器由于放電造成的電壓下降為33“35V，是600V整流輸出平均電壓的0.055，如考慮電解電容器的等效串聯(lián)電阻約為68mΩ，50A紋波電流下的ESR電壓降將達(dá)到3.5V，這時(shí)的紋波電壓幅值將過(guò)6%，約為沒(méi)有電容器濾波時(shí)的一半，表明整流輸出濾波電容器實(shí)際上不是用來(lái)濾波的，而是用來(lái)吸收來(lái)自整流器和逆變器的紋波電流。

變頻器主流母線中的紋波電流的產(chǎn)生主要有兩個(gè)方面：工頻整流濾波的紋 波電流，舉例來(lái)說(shuō)對(duì)于3相380V直接整流來(lái)說(shuō)，每千瓦輸出大約需要濾波電容器流過(guò)6A以上的紋波電流，對(duì)于一個(gè)30千瓦的變頻器，濾波電容器需要濾掉90A甚至更高的紋波電流，當(dāng)然這個(gè)紋波電流可與通過(guò)在整流器與濾波電容器之間接一個(gè)電抗器來(lái)大大減小。但是產(chǎn)生紋波電流的另一個(gè)源（逆變器產(chǎn)生的紋波電流）卻*不能采用串入電抗器解決；產(chǎn)生紋波電流的另一個(gè)原因就是逆變器工作時(shí)產(chǎn)生的輸出頻率下的紋波電流和開(kāi)關(guān)頻率下的紋波電流，逆變器輸出頻率的紋波電流以逆變器驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例，要產(chǎn)生很高幅值的開(kāi)關(guān)頻率下的紋波電流，第二種紋波電流是有變頻器/逆變器無(wú)法自身消除掉的，只能利用濾波電容器來(lái)吸收，如變頻器驅(qū)動(dòng)30kW的感應(yīng)電機(jī)時(shí)，變頻器的直流母線上至少要產(chǎn)生60A的紋波電流！這個(gè)濾波電流將在濾波電容器的ESR中產(chǎn)生明顯的功率損耗。由于成本的限制，直到現(xiàn)在，沒(méi)有一個(gè)變頻器生產(chǎn)廠家將濾波用鋁電解電容器的紋波電流限制在電解電容器的額定紋波電流以下，因此對(duì)于需要較長(zhǎng)的應(yīng)用壽命應(yīng)用領(lǐng)域下的變頻器/逆變器采用電解電容器作為濾波電容器將不得不定期更換濾波電容器，而在不能定期更換濾波電容器的場(chǎng)合下，只能是定期的報(bào)廢變頻器/逆變器，這樣既不利于確?？煽啃砸膊焕诘统杀臼褂?。

那么變頻器的直流母線上是否可以沒(méi)有濾波電容器？結(jié)論是不可以的。在逆變器的開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)過(guò)程中，可以產(chǎn)生400A/μs甚至更高的電流變化，在1μH的電感上將產(chǎn)生400V的感生電勢(shì)，因此，需要用濾波電容器進(jìn)一步減小主流母線的寄生電感。為了降低逆變器直流母線的寄生電感引起的阻抗，需要降低逆變器直流母線的阻抗，簡(jiǎn)單的辦法就是在直流母線上并接低ESR同時(shí)也是低ESL的電容器，即通常電子市場(chǎng)上經(jīng)常說(shuō)的突波吸收電容器。

從上面分析可以看到：整流濾波電容器的作用實(shí)際上更傾向于吸收逆變器產(chǎn)生的紋波電流，抑制逆變器中的開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)過(guò)程而產(chǎn)生的過(guò)沖電壓。降低直流母線阻抗。

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