母线电容寿命计算

母线电容电压平衡桥电路计算概述说明以及解释1. 引言1.1 概述母线电容电压平衡桥电路是一种用于平衡直流系统中母线上的电压的重要电路。

在直流电力系统中，因为分布式负载和不均匀的导体特性等原因，母线上可能存在电压不平衡的问题。

这种不平衡会对系统正常运行产生负面影响，如设备损坏、效率下降、能源浪费等。

为了解决这一问题，设计了母线电容电压平衡桥电路。

通过增加适当大小的电容器并正确连接它们到系统中，在合理的调节下能够实现母线上的电压平衡。

这样可确保各个部分得到稳定的供电并降低了故障发生率。

1.2 文章结构本文将围绕着母线电容电压平衡桥电路展开详细讨论。

首先，我们将介绍该桥电路的原理，并详细解释其工作机制和优势。

然后，我们将探讨计算母线上所需的电容量时所需使用的公式与方法，并提供具体计算示例。

此外，我们还将说明此桥电路在直流系统中维持稳定工作的重要性，以及其在各个领域的应用范围。

1.3 目的本文的目的是帮助读者全面了解母线电容电压平衡桥电路，并提供相关计算和解释，使读者能够在实际应用中正确使用和设计该桥电路。

同时，我们也希望通过本文向读者强调母线电容电压平衡桥电路计算的重要性，并展示其在直流系统中维持稳定工作的实际效果。

2. 母线电容电压平衡桥电路计算2.1 母线电容电压平衡桥电路的原理解释母线电容电压平衡桥电路是一种用于实现直流系统中的母线电压平衡的方法。

在直流输配系统中，因为负荷不均匀或者某些故障引起的不均衡情况，导致母线上的电压分布不均，这会对系统运行产生不良影响。

而母线电容电压平衡桥电路就是通过合理调整各个分支上的阻抗，使得各个相邻节点之间的电势差保持在一个较小范围内，从而实现母线上各节点间的电压平衡。

该桥网络主要由四个分支组成，每个分支包含一个阻抗元件和一个回路。

通过调整这些阻抗元件以及连接方式，可以实现对母线节点之间的等效阻抗进行调节，从而使得母线上各节点具有相似的传输特性和相同的交流响应。

2.2 计算母线电容的公式与方法要计算母线的等效阻抗以及实现节点间的电压平衡，可以采用以下公式和方法：首先，根据母线的拓扑结构和电路连接方式，建立母线的等效电路模型。

第３６卷　第２期２０１６年０３月西安科技大学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３６　Ｎｏ ２Ｍａｒ ２０１６ ＤＯＩ：１０．１３８００／ｊ．ｃｎｋｉ．ｘａｋｊｄｘｘｂ．２０１６．０２２１文章编号：１６７２－９３１５（２０１６）０２－０２８２－０６　煤矿１０ｋＶ供电系统电容电流计算方法张红涛１，王　星１，蔡文龙１， 永１，２（１ 西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安７１００５４；２ 陕煤集团神木红柳林矿业有限公司，陕西榆林７１９３００）摘　要：随着煤矿生产规模以及矿井供电网络不断扩大，使得矿井供电系统对地电容电流越来越大，存在很大的安全隐患，为了减少煤矿安全事故的发生，保障矿井供电系统的安全运行，对矿井供电系统电容电流的准确掌握就十分重要。

而传统的电容电流计算方法考虑的因素比较单一，估算误差较大，已不能满足要求。

文中总结了传统计算方法的特点，并在传统计算方法的基础上引入了电缆材料影响系数、电气设备增值系数以及环境因素影响系数，得到了煤矿１０ｋＶ供电系统电容电流的修正计算方法。

文中以某煤矿１０ｋＶ供电系统为例，进行了电容电流实测结果和理论计算结果的对比分析，验证了该修正计算方法的正确性。

综合考虑了多因素影响的煤矿供电系统电容电流修正计算方法较传统计算方法的计算误差更小，精度更高，对于煤矿供电系统电容电流的理论估算以及消弧线圈容量的确定具有一定的实际指导意义。

关键词：煤矿；电容电流；修正公式；计算方法中图分类号：ＴＭ７５１ 文献标志码：ＡＣａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆ１０ｋＶｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｉｎｃｏａｌｍｉｎｅＺＨＡＮＧＨｏｎｇ ｔａｏ１，ＷＡＮＧＸｉｎｇ１，ＣＡＩＷｅｎ ｌｏｎｇ１，ＹＵＮＹｏｎｇ１，２（１ ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ；２ ＳｈａａｎｘｉＣｏａｌＧｒｏｕｐＳｈｅｎｍｕＨｏｎｇｌｉｕｌｉｎＭｉｎｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｕｌｉｎ７１９３００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｓｃａｌｅｏｆｃｏａｌｍｉｎｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｐｏｗｅｒｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｔｉｎｕｅｓｔｏｅｘｐａｎｄ，ｔｈｅｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｔｏｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｅｍｉｎｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｕｓｔｈｅｒｅｅｘｉｓｔｓｇｒｅａｔｓｅｃｕｒｉｔｙｒｉｓｋ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｃｃｉｄｅｎｔｓａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｔｈｅｍｉｎｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｍａｓｔｅｒｔｈｅｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｈｅｍｉｎｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃｏｎｓｉｄｅｒｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｆｅｗｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｆａｃｔｏｒｓ，ｓｏｉｔｓｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｉｓｌａｒｇｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｎｏｔｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｇｅｔｓｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆａｃｏａｌｍｉｎｅ１０ｋＶｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅｃａｂｌｅｍａｔｅｒｉａｌｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｄｄｅｄｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈｅｘａｍｐｌｅｓｏｆａｃｏａｌｍｉｎｅ１０ｋＶｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｄｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓｂｅｅｎｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｔｈｅｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔａｋｅｓｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅｆａｃｔｏｒｓ，ｓｏｉｔｈａｓｓｍａｌｌｅｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｓａｎｄｈｉｇｈｅｒａｃｃｕｒａｃｙｔｈａｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓｃｅｒｔａｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｃａ收稿日期：２０１５－１０－２０ 责任编辑：高　佳通讯作者：张红涛（１９８９－），男，陕西咸阳人，硕士研究生，Ｅ ｍａｉｌ：６２３５５８７２９＠ｑｑ．ｃｏｍ博看网 . All Rights Reserved.第２期张红涛等：煤矿１０ｋＶ供电系统电容电流计算方法ｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｏｆｍｉｎｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｐｅｔｅｒｓｅｎｃｏｉｌｃａｐａｃｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌｍｉｎｅ；ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔ；ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａ；ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ０　引　言随着煤矿生产规模的不断扩大，电缆线路增长，矿区配网系统对地电容电流越来越大。

电容电流的计算书电网的电容电流，应包括有电气连接的所有架空线路、电缆线路、发电机、变压器以及母线和电器的电容电流，并应考虑电网5～10年的发展。

1．架空线路的电容电流可按下式估算：I C =（2.7～3.3）U e L×10-3 (F-1)式中：L——线路的长度（㎞）；U e——线路系统电压（线电压KV）I C ——架空线路的电容电流（A）；2.7 ——系数，适用于无架空地线的线路；3.3 ——系数，适用于有架空地线的线路；同杆双回线路的电容电流为单回路的1.3～1.6倍。

亦可按附表1所列经验数据查阅。

附表1 架空线路单相接地电容电流（A/km）2.电缆线路的电容电流可按（F-2）式估算，亦可进行计算I C=0.1U e L （F-2）按电容计算电容电流具有金属保护层的三芯电缆的电容值见附表2。

附表2 具有金属保护层的三芯电缆每相对地电容值（µF/㎞）将求得的电缆总电容值乘以1.25即为全系统总的电容近似值（即包括变压器绕组、电 动机以及配电装置等的电容）。

单相接地电容电流可由下式求出： I C =3 U e ωC ×10-3（F-3）其中 ω=2πf e式中 I C —— 单相接地电容电流（A ）； U e —— 厂用电系统额定线电压（kV ）； ω —— 角频率； f e —— 额定功率（Hz ）；C —— 厂用电系统每相对地电容（µF ）；2.2、6～10 kV 电缆和架空线的单相接地电容电流I C 也可通过下式求出近似值。

6kV 电缆线路=I C 6S 22002.84S95++U e （A ） （F-4）10kV 电缆线路 =I C 0.23S22001.44S95++U e（A ） （F-5） 式中 S —— 电缆截面 （㎜²）U e —— 厂用电系统额定电压（kV ） 2.3 电容电流的经验值见附表3。

附表3 6～35kV 电缆线路单位长度的电容电流（A/㎞）2.4 6～10 kV 交联聚乙烯绝缘电力电缆的接地电容电流。

电控母线电解电容计算全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：电控母线电解电容计算是电气工程中常见的一个计算问题，母线电解电容是电气系统中必不可少的元件之一。

在电气系统中，电解电容具有存电能的功能，能够平稳地输出电源电压，起到稳压作用。

电控母线电解电容计算就是为了确定在电气系统中所需要的电解电容的数值，以保证系统的正常运行和稳定性。

让我们来了解一下电解电容的基本概念。

电解电容是以电解液为介质的电容，其构造是在电极间放置一种电解质，并通过两极间的电流在电解质中形成两个相等大小的等效电容，从而使得两极间的电压稳定。

在电气系统中，电解电容通常由两个平行板组成，之间填充有电解质液体，用来存储电荷并平稳输出电压。

在计算电控母线电解电容时，首先要考虑的是母线系统的额定电压。

根据实际情况，确定电解电容的工作电压，通常情况下，电解电容的额定电压要比系统的工作电压大一些，以确保安全。

需要考虑的是电解电容的容量。

电解电容的容量大小直接影响系统的稳定性和性能表现。

计算电解电容的容量需要考虑到系统的负载情况和系统的工作环境等因素。

在确定电解电容容量时，需要综合考虑系统的负载特性、起动电流要求、系统的峰值电流等因素，以确保系统的正常运行。

在实际工程中，还需根据具体情况，考虑电解电容的安装位置、散热条件等因素。

保持电解电容的正常工作温度，确保其长时间稳定运行。

需要关注电解电容的质量。

在选择电解电容时，要选择质量可靠的产品，确保其性能稳定，使用寿命长。

第二篇示例：电控母线电解电容计算是工程领域中重要的计算方法之一，它用于帮助工程师确定电解电容器在电路中的合适数值，确保电路的稳定性和性能。

本文将详细介绍电控母线电解电容的计算方法及相关知识，希望能为读者提供帮助。

一、电控母线电解电容的概念电解电容是一种电容器，它的电容值可变，通过改变电解液中的化学反应来调节电容值。

电解电容广泛应用于电路中，用于滤波、平滑电压、耦合等功能。

在一些特殊的应用中，需要根据具体需求来确定电解电容的数值。

1、投入并联电容器引起电压的升高△U=U*QS式中：△U-电压升高k VU-接入电容器前的电压k VQ-电容器的容量MvarS-电容器安装出的短路容量MVA 2、电容器额定电压的选择:U C=√3S ∗1 1−K式中：U C-电容器的运行电压kVU S-并联电容器装置的母线运行电压Kv(一般按1.1的长期过电压考虑）K-电抗率S-电容器组每相的串联段数3、并联电容器分组容量的确定应避开谐振容量，发生谐振的电容器容量可按下式计算：（高次谐波对低次谐波放大）Q cx=S d*(1n2−K)（自GB50227-2008并联电容器装置设计规范）式中：Q cx- 发生n次谐振的电容器容量MvarS d-并联电容器安装处的母线短路容量MV·An-谐波次数，即谐波频率(H Z)与电网基波频率(H Z)之比K-电抗率4、谐振频率：在下式中，当r为整数时，电容器将在该次谐波下谐振r=√SQ式中：Q-电容器的容量MvarS-电容器安装出的短路容量MVAr-谐波次数，即谐波频率(H Z)与电网基波频率(H Z)之比若电容器与用来限制合闸涌流或抑制谐波放大的电抗器串联连接，则谐振频率的计算公式如下：r=√SQ+KSK-串联电抗器的电抗率，K=X L/X C5、涌流的计算5.1投入单个电容器组I S≈I N*√2SQ式中：I S-电容器组涌流的峰值AI N-电容器组额定电流（方均根值）AS-电容器安装出的短路容量MVAQ-电容器的容量Mvar5.2将电容器组投入与已在运行的电容器并联I S=√2U√X∗X L 其中：XC=3U2(1Q1+1Q2)*10-6式中：I S-电容器组涌流的峰值AU-相对地电压，VXC-每相串联的容抗,ΩXL-电容器组间每相的感抗，ΩQ1-接入的电容器组的容量，MvarQ2-已在运行中的电容器组的总容量，Mvar6、三相电容器容量的计算6.1三相电容器容量的计算：由每两个端子间测得的三个电容值来计算无论是三角形连接还是星形连接的三相电容器，在每个端子间测得的电容分别为C a、C b、C c,则电容器的总电容为：C=23(C a+ C b+ C c),电容器的总容量Q为：Q=ωCU2N*10-6即Q=23(C a+ C b+ C c)ωU2N*10-6式中：C a、C b、C c-由每两个端子间测得的三个电容值，μFU N-电容器额定电压，KvQ-电容器的容量，Mvar。

一、阻抗1.定义①：当交流电流流过具有电阻、电感、电容的电路时，它们有阻碍交流电流流过的作用，这种作用叫做阻抗；2.计算公式①：Z=√R j2+(X L−X C)2其中Z——阻抗，单位欧姆；R j——交流电阻，单位欧姆；X L——感抗，单位欧姆；X C——容抗，单位欧姆；二、电阻计算1、直流电阻计算计算公式②：Rθ=ρθC j LA，单位欧姆ρθ=ρ20[1+α(θ−20)]Ω*cmL—线路长度，mA—导线截面，mm2C j—绞入系数，单股导线为1，多股导线为1.02ρ20—导体温度为20℃时的电阻率，铜导体一般取1.72*10^-6 Ω*cm ρθ—导体温度为θ℃ 时的电阻率α—电阻温度系数，铜和铝都取0.004；θ—导体实际工作温度2.交流电阻计算计算公式②：R j=K jf K lj Rθ，单位欧姆K jf—集肤效应系数，母线K jf参见数值表1-1；目前还没找到合理的计算公式，电工手册也没有给出明确的计算公式K lj—邻近效应系数，母线的K lj取1.03表1-1三、感抗母线感抗值计算公式③如下：+0.6)x10−4X’=2πf(4.6xlg2πD j+ℎπb+2ℎ当f=50Hz时，可简化为+ 0.01884X’=0.1445 X lg2πD j+ℎπb+2ℎ3,h和b分别为母线排的宽度以及厚度式中D j=√D UV D VW D WU参考引用文献：①《实用电工技术问答》P11，夏新民，金马，金栋林编，化学工业出版社；②《工业与民用配电设计手册第三版》P538~P539，中国航空工业规划设计研究院组编，中国电力出版社；③《工业与民用配电设计手册第三版》P542，中国航空工业规划设计研究院组编，中国电力出版社；。

ＩＳＳＮ１００６－７１６７ＣＮ３１－１７０７／ＴＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＩＮＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ第４０卷第１期　Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．１２０２１年１月Ｊａｎ．２０２１　·专题研讨———虚拟仿真技术（８９）·ＤＯＩ：１０．１９９２７／ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｙｙｔ．２０２１．０１．０１７变频器最小母线电容参数计算及其控制策略孟彦京，　王一兆，　马汇海，　高钰淇（陕西科技大学电气与控制工程学院，西安７１００２１）摘　要：提出一种基于交直交变频器的直流六脉波电压小电容结构和变频控制策略，实时采样母线脉动电压并依据磁链轨迹需求计算空间电压矢量调制脉宽，得到谐波含量较少的逆变输出。

在仅考虑电动机感性能量回馈的情况下，根据逆变侧瞬时回馈电流大小及时间计算出直流母线最小电容参数，同时针对瞬时负载波动和转速突变产生的惯性能量回馈问题，用瞬时关断输出方法进行抑制，必要时通过能耗制动单元加以限制。

通过Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真，验证小电容的计算结果和控制方法的可行性。

关键词：交直交变频器；母线小电容；空间电压矢量；能量回馈中图分类号：ＴＭ９２１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００６－７１６７（２０２１）０１－００８１－０６ＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＤＣ ｌｉｎｋＣａｐａｃｉｔｏｒＰａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｅＡＣ ＤＣ ＡＣＣｏｎｖｅｒｔｅｒＭＥＮＧＹａｎｊｉｎｇ，　ＷＡＮＧＹｉｚｈａｏ，　ＭＡＨｕｉｈａｉ，　ＧＡＯＹｕｑｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓｍａｌｌｃａｐａｃｉｔｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈＤＣｓｉｘ ｐｕｌｓｅｖｏｌｔａｇｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｂａｓｅｄｏｎＡＣ ＤＣ ＡＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｏｆｓｐａｃｅｖｏｌｔａｇｅｖｅｃｔｏｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｆｌｕｘｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔａｎｄｂｕｓｐｕｌｓａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅ，ａｎｄｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｏｕｔｐｕｔｗｉｔｈｌｅｓｓｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｉｎｄｕｃｔｉｖｅｆｅｅｄｂａｃｋｅｎｅｒｇｙｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒ，ｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍＤＣｃａｐａｃｉｔｏｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｆｅｅｄｂａｃｋｃｕｒｒｅｎｔ．Ｉｔａｌｓｏｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓｔｈｅｉｎｅｒｔｉａｌｆｅｅｄｂａｃｋｅｎｅｒｇｙｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｌｏａｄａｎｄｔｈｅｓｕｄｄｅｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｎｇｅｂｙｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｓｈｕｔｄｏｗｎｏｕｔｐｕｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｂｒａｋｉｎｇｕｎｉｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔａｎｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈＳｉｍｕｌｉｎｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＣ ＤＣ ＡＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ＤＣ ｌｉｎｋｃａｐａｃｉｔｏｒ；ｓｐａｃｅｖｏｌｔａｇｅｖｅｃｔｏｒ；ｅｎｅｒｇｙｆｅｅｄｂａｃｋ收稿日期：２０２０ ０３ １１基金项目：国家自然科学基金项目（５１５７７１１０）作者简介：孟彦京（１９５６－），男陕西咸阳人，博士，教授，研究方向为电力电子与电力传动。

母线空载损耗-概述说明以及解释1.引言1.1 概述母线是电力系统中的一个重要组成部分，它承载着电能的传输和分配任务。

在电力传输和分配过程中，由于电流的存在会导致电力系统产生一定的损耗，而这些损耗可分为两种类型，即负荷损耗和空载损耗。

本文将着重研究和探讨母线的空载损耗问题。

空载损耗指的是在母线上没有连接任何负载的情况下，由于电流通过母线而产生的能量损耗。

尽管在空载状态下，负载为零，但是电流仍然存在，从而导致了空载损耗的产生。

空载损耗在电力传输和分配系统中占据着一定的比例，而理解和减少这一损耗是电力系统运行与管理的重要课题之一。

母线空载损耗的大小取决于多个因素，其中最主要的是母线的设计和制造质量、电流的大小、导体材料、电阻大小以及环境温度等。

这些因素的综合作用决定了母线的电阻、电感和电容等特性，从而影响了空载损耗的大小。

为了准确计算母线的空载损耗，我们需要掌握一些计算方法。

通常，可以使用电阻法、电流法或者电导法来计算空载损耗。

这些方法基于不同的原理和假设，通过测量相应的电流、电压和阻抗等参数，进行计算和分析。

对母线的空载损耗的重视是非常必要的。

首先，空载损耗的存在会导致电力系统的能源浪费，增加了电力负荷和能源供应的压力。

其次，由于空载损耗会产生热量，长期以来这些热量积累在母线中可能导致过热、老化或者损坏，进而影响电力系统的可靠性和安全性。

为了减少母线的空载损耗，可以采取一系列的措施。

例如，优化母线的设计和制造工艺，提高导体的质量和材料的选择；合理规划电力系统，减少电流的流过；加强电力系统的维护和管理，定期检查和维修母线等。

展望未来，随着电力系统的不断发展和进步，我们可以预见，技术和方法的改进将会使母线的空载损耗得到进一步的减少。

同时，新能源的应用以及电力系统的智能化将为解决空载损耗问题提供新的思路和解决方案。

我们对母线空载损耗的研究和探索仍将持续进行，以不断改进电力系统的效率和可靠性。

1.2文章结构1.2 文章结构文章将按照以下顺序展开对母线空载损耗的探讨：1.2.1 母线空载损耗的定义和意义在这一部分，我们将阐述母线空载损耗的含义与作用。

光伏逆变器直流母线电容参数计算与验证摘要：新能源光伏发电近年受到大中小企业的追捧，国家大力提倡并支持光伏产业的同时也滋生了光伏逆变器的功率结构多样性。

如今光伏并网逆变器根据电站或者用户的需求，可实现逆变装置内单元并联和以光伏装置为单位的多逆变器设备并联。

本设计100kw光伏逆变器内的直流母线电容容量，根据最大功率和IGBT极端工作下分别计算电容容量，根据厂家电容手册的参数计算并验证电容值的可行性。

最终为100kw光伏逆变器选定合适的电容规格型号。

1引言光伏逆变器根据应用不同场合，其容量也不尽相同。

单从采购的一致性和批量成本考虑，我们希望装置元器件在不同功率等级下应用尽可能保持不变；当然这对绝大多数功率器件来说是很难做到的。

然而，由于装置可能是一体机或内部多功率单元并联的结构，使得直流母线电容选型的一致性成为可能，本文主要从以下几个方面来说明直流母线电容的计算和选择依据。

（1）功率直流母线电容的选择通过最大功率（考虑逆变器转换率）与IGBT直通极端条件分别计算直流母线电容容值。

（2）计算与仿真比较直流母线波动电压的峰峰值依据公式计算直流母线的峰峰值，并于光伏逆变器MALTAB仿真中直流母线电压的波动对比，找出最大值作为之后的计算依据。

（3）电容峰值电流和周期内的有效值通过法拉电容厂家手册中的参数计算Ih和Irms，从而求出一支电容上的周期平均电流Irms1。

（4）根据热功率和环境温度，验证电容参数合理性。

2最大功率直流母线电容的选择单级式三相光伏并网发电系统拓扑，主电路由100kW光伏组件、直流母线电容Cdc、三相电压源型逆变器、LCL滤波器以及三相三线制的电网组成。

其中，Linv为逆变器侧电感值；Lg为网侧电感值；Cf为滤波电容。

光伏组件产生的直流能量经逆变器转换为三相交流电送入电网。

三相光伏逆变器如图1所示。

图1三相光伏逆变器主电路拓扑当电网故障导致并网点电压发生跌落时,按照常规的光伏逆变器的并网控制思路,逆变器保持最大功率输出。

作为电子产品的重要部件电解电容，在开关电源中起着不可或缺的作用，它的使用寿命和工作状况与开关电源的寿命息息相关。

在大量的生产实践与理论探讨中，当开关电源中电容发生损坏，特别是电解电容冒顶，电解液外溢时，电源厂家怀疑电容质量有问题，而电容厂家说电源设计不当，双方争执不下。

以下就电解电容的使用寿命和使用安全作些分析,给电子工程师提供一些判断依据。

1 阿列纽斯(Arrhenius)1.1 阿列纽斯方程阿列纽斯方程是用来描述化学物质反应速率随温度变化关系的经验公式。

电解电容内部是由金属铝等和电解液等化学物质组成的,所以电解电容的寿命与阿列纽斯方程密切相关。

阿列纽斯方程公式：k=Ae－Ea/RT 或lnk=lnA—Ea／RT (作图法)●K化学反应速率●R为摩尔气体常量●T为热力学温度●Ea为表观活化能●A为频率因子1.2 阿列纽斯结论根据阿列纽斯方程可知,温度升高，化学反应速率（寿命消耗）增大，一般来说，环境温度每升高10℃，化学反应速率(K 值) 将增大2-10 倍，即电容工作温度每升高10℃，电容寿命减小一倍,电容工作温度每下降10℃，其寿命增加一倍，所以,环境温度是影响电解电容寿命的重要因素。

2 电解电容使用寿命分析1)公式:根据阿列纽斯方程结论可知，电解电容使用寿命计算公式如下：●L环境温度为T 时电解电容使用寿命（hour）●L0最大温度时电解电容的额定寿命(hour)●T0电解电容额定最高使用温度（deg℃）●T环境温度（deg℃）●T0-T 温升（deg℃）2)分析:根据公式(1)可知当电解电容工作温度在最高使用温度工作时(即T0=T)时,由公式(1)计算得到电解电容最小使用寿命为L=L0×20=L0即等于额定寿命,比如8000小时，8000/8760=0.9年。

当电解电容工作温度低于最高使用温度10℃时,由公式(1)计算得到电解电容使用寿命为L=L0×2[T0-(T0-10℃）]/10℃=L0×21即等于额定寿命的2倍,即16000小时,16000/8760=1.8264年。

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变频器中直流母线电容的纹波电流计算2010年06月26日评论(0）｜浏览(130）点击查看原文各类电动机是我们发电量的主要消耗设备,而变频器作为电动机的驱动装置成为当前“节能减排”的主力设备之一.它一方面可以起到节约能源消耗的作用,另一方面也可以实现对原有生产或处理工艺过程的优化。

目前应用最多也最广的是交—直-交电压型变频器，即中间存在直流储能滤波环节，一般采用大容量电解电容器实现此功能。

使用电解电容器的作用主要有以下几个［1]：（1）补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差；(2）提供逆变器开关频率的输入电流；(3)减小开关频率的电流谐波进入电网；（4)吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量；(5）提供瞬时峰值功率;（6)保护逆变器免受电网瞬时峰值冲击.电解电容器设计选型所需要考虑的主要因素有以下几个：电容器的电压、电容器量、电容器的纹波电流、电容器的温升与散热、电容器的寿命等等。

这些因素对变频器满足要求的平均无故障时间（mtbf）十分重要。

然而电解电容器的纹波电流的计算如何能明确给出计算依据,这是本文所要解决的问题。

2 直流母线电容纹波电流的计算纹波电流指的是流过电解电容器的交流电流,它使得电解电容器发热。

纹波电流额定值的确定方法是在额定工作温度下规定一个允许的温升值，在此条件下电容器符合规定的使用寿命要求。

当工作温度小于额定温度时，额定纹波电流可以加大。

直流母线电容
在进线经过整流后部分的电容就是直流母线电容。

直流母线电容一般分为变频器直流母线电容、逆变器直流母线电容。

作用
直流母线电容在变频器或者逆变器当中的作用
变频器带感性负载时，无功能量只能靠直流环节中滤波器的储能元件来缓冲。

电压型变频器用电容储能，而电流型变频器用电感储能。

具体有以下几种；（1）补偿以电源频率两倍或六倍变化的逆变器所需功率与整流桥输出功率之差；
（2）提供逆变器货变频器开关频率的输入电流；
（3）减小开关频率的电流谐波进入电网；
（4）吸收急停状态时所有功率开关器件关断下的电机去磁能量；
（5）提供瞬时峰值功率；
（6）保护逆变器或变频器免受电网瞬时峰值冲击。

参数与选型
直流母线电容的选型所需要考虑的主要因素有以下几个：
直流母线电压：在选型过程中首先考虑它的电压；根据实际电压来选出电容器的耐压。

电容器的容量：这个主要根据电容器功率大小来判断。

电容器的纹波电流：在选择时候要选择能够耐更高纹波电流的电容。

电容器的温升与散热：一般情况下电容都是105度的。

电容器的寿命：它的寿命除了跟电容器本身问题有关，还跟以上参数有关，如果选型不当会影响寿命。

电容器品牌：直流母线电容在产品中是非常重要的一个元器件之一，好的一个品牌除了品质有保证之外，对售后等各方面也比较放心。

比较靠谱的有：红宝石、黑金刚、尼基康、万裕、江海、KFSON/康富松、CAPXON/丰宾等。

直流母线电容对以上这些参数因素非常重要，对变频器、逆变器的性能都起到关键性作用。

测量母线电容的纹波电流纹波电流产生的能耗是引起电容内部温升的主要原因，在测量纹波电流的基础上可以进一步估算电容的能耗、温升和使用寿命。

这种不破坏电容外壳的寿命评估方法，特别适于内部压力较大、电解液容易通过测试孔渗漏、因此不能准确测量芯子温度的母线电容。

本文记录了变频器测试室在电容纹波电流测试上的一些尝试，包括频域内进行的分析。

1、测试电容纹波电流存在的困难①测试结果不稳定——纹波电流的幅值和形状不断变化。

由于变频器直接从工频电网整流、输入阻抗低，不同的供电端口（电源输出阻抗不同）、三相电网电压的不平衡、甚至微弱的电压波形畸变都会显著地影响输入电流的形状和幅值。

②可操作性差——电容纹波电流流经的线路较短，而公司常用的Tek电流探头体积大，测试前往往需要人为地串入测试连线；这不仅操作困难，还会引入误差。

③电容ESR的非线性——电容内部的热损耗不仅取决于纹波电流的幅值，还受纹波电流频率分布的影响，即各谐波分量对应的ESR不同，因此测试还需要延续到频域内进行。

2、解决措施①测试结果不稳定——对于75kW以下的测试样机（没有标配电抗器），选取容量超过变频器额定输入容量五倍的配电柜供电；测试时间选择在电网负载较轻的时段；多次记录测试结果，选取最接近统计平均的测试数据作进一步分析。

②可操作性差——公司新购置的CWT系列的皮管电流探头体积小，测量范围和频带宽，能够直接测试部分变频器母线电容的纹波电流。

③电容ESR的非线性——用示波器的FFT功能在频域范围内对谐波电流进行测量。

3、测试结论①用示波器的FFT功能可以定量分析电容纹波电流的频域分布。

②整流桥输出电流中的交流成份几乎全流入了变频器的母线电容，它产生热耗占电容总功耗的绝大部分，是影响电容温升和整机寿命的决定因素。

③母线电容的纹波电流中，还包括由逆变桥输入电流突变引起的、频率由电路分布参数决定的高频铃振电流。

④考核电容的纹波电流，在现阶段只适合于散热条件接近或劣于自然冷却的应用场合。

并联电容计算公式
容并联可增大电容量，串联减小。

串联后容量是减小了，但是这样可以增加他的耐压值。

计算公式是：C=C1*C2/(C1+C2)。

并联后容量是增大了，但是它的耐压值不变。

计算公式是：C=C1+C2（反正跟电阻那个相反）电容的串联电压：总的电压等于各个电容的电压之和。

电容的并联总的电流等于各个电容的电流之和。

并联电容器注意事项
变压器母线侧的并联电容器功率大，分组数量相对较多，容易造成过压的情况，三组电容器的容量比为3：2：1，部分100kvar的变压器负载量小，10kv母线
电压高就可以采用2：1的方式进行运行，小容量的变压器采用容量小的电容器较为合适一些。

为了防灰、防潮，应该定期的对并联电容器进行清扫维护，而且需要保持一个干燥、通风的工作环境。

气温变化较大而且电力容器的母线小负载，高压情况下应该重点关注电容器组运行状况。