变频器附加电抗器的设计与选用

变频器直流电抗器选型和作用
直流电抗器(又称平波电抗器)主要用于变流器的直流侧，电抗器中流过的具有沟通重量的直流电流。

主要用途是将叠加在直流电流上的沟通重量限定在某一规定值,保持整流电流连续，减小电流脉动值,改善输入功率因数。

直流电抗器也叫平波电抗器，串联在直流母线中（端子P1、P+），主要是减小输入电流的谐波成分，提高输入电源的功率因数（提高到0. 95）。

此电抗器可与沟通电抗器同时使用，变频器功率大于30kW时才考虑配置直流电抗器。

直流电抗器接在滤波电容前，它抑制进入电容的整流后冲击电流的幅值，并改善功率因数、降低母线沟通脉动。

变频器功率越大，越应当使用直流电抗器，由于没有直流电抗器时，变频器的电容滤波会造成电流波形严峻畸变而使电网电压波形严峻畸变，而且特别有害于变频器的整流桥和滤波电容寿命。

直流电抗器用于改善电容滤波（当前电压型变频调速器主要滤波方式是电容滤波）造成的输入电流波形畸变和改善功率因数、削减和防止因冲击电流造成整流桥损坏和电容过热，当电源变压器和输电电路电阻较小时、电网瞬变频繁时都需要使用直流电抗器。

直流电抗器可使逆变环节运行更稳定，并能限制短路电流。

直流电抗器电感值的选择一般为变频器输入侧沟通电抗器3%阻抗电感量的2~3倍，最少为1.7倍，即
LCD=(2～3)LAC
例如：对三相380V、90kW变频器所配直流电抗器计算值为LCD=(2N3)LLA1=(2～3)×0.123=0.246～0.369mH
选择工作电流为170A，电感量为0.2mH的电抗器。

变频器中电抗器的选择与设计作者：娄光赫来源：《中国科技博览》2015年第31期[摘要]介绍交流进线电抗器、直流电抗器、和交流输出电抗器在变频器中的作用，并概述了交流电抗器的设计。

[关键词]电抗器、变频器中图分类号：TQ114 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0072-01一、引言电抗器是一种电感元件，在电路中起到无功补偿、限流、稳流平波、滤波、阻尼、移相等作用是电力系统中重要的电力设备，在变频器中安装电抗器实际上是从外部增加变频器供电电源的内阻抗，在变频器的交流侧安装交流电抗器或变频器的直流侧安装直流电抗器并在变频器的输出侧安装电抗器，不仅可以有效的防止因操作交流进线开关引起的电压和浪涌电流的冲击，同时减少变频器产生的谐波对电网的污染及对微处理系统的电磁干扰，并可提高变频器的功率因数。

二、变频器中应用的三种电抗器1.输入电抗器又称电源协调电抗器，输入电抗器串联在电源进线与变频器输入侧（R、S、T），用于抑制输入电流的高次谐波。

它能限制电网电压突变和操作电压引起的浪涌电压对变频器的冲击，有效地保护变频器的整流单元，并能改善三相电源的不平衡性，提高输入电源的功率因数（提高到0.75～0.85）2.直流电抗器接在变频器的整流环节与逆变环节之间，能使逆变环节运行更稳定，减少输入电流的高次谐波成分，提高输入电源的功率因数（提高到0.95），并能限制短路电流。

直流电抗器能阻止进入电容的整流后冲击电流的幅值，并改善功率因数、降母线电流脉动。

3.输出电抗器接在变频器输出端与负载之间，主要作用是补偿长线分布电容的影响，并能抑制变频器输出的谐波，起到减小变频器噪声的作用。

三、进线电抗器的安装场合与容量选择（一）安装场合输入电抗器既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。

当电源容量很大时，更要防止各种过电压引起的电流冲击，因为冲击电流对变频器内整流二极管和滤波电容都是有威胁的。

变频器操控柜中电抗器的选用央求恰中选配电抗器与变频器配套运用，能够有用地避免因操作沟通进线开关而发作的过电压和浪涌电流对它的冲击，一同亦能够削减变频器发作的谐波对电网的污染，并可跋涉变频器的功率因数。

因此，议论与变频器配套用的各类电抗器的效果和容量挑选等疑问对错常必要的。

（2）与变频器体系配套用的3种电抗器1）进线电抗器LA2。

又称电源谐和电抗器，它能够绑缚电网电压骤变和操作过电压致使的电流冲击，有用地维护变频器和改进其功率因数。

接入与未接入进线电抗器时，变频器输入电网的谐波电流的状况。

2）直流电抗器LDCo直流电抗器接在变频体系的直流整流环节与逆变环节之间，LDc能使逆变环节作业更安稳，及改进变频器的功率因数。

3）输出电抗器LA2。

它接在变频器输出端与负载（电机）之间，起到按捺变频器噪声的效果。

这3种电抗器在变频器中的联接如图所示。

图3种电抗器在变频器中的连线（2）需求设备进线电抗器的场合进线电抗器既能阻遏来自电网的烦扰，又能削减整流单元发作的谐波电流对电网的污染，当电源容量很大时，更要避免各种过电压致使的电流冲击，因为它们对变频器内整流二极管和滤波电容器都是有害的。

因此接入进线电抗器，对改进变频器的作业状况是有利益的。

依据作业履历，不才列场合必定要设备进线电抗器，才调确保变频器牢靠地作业。

1)电源容量为600RVA及以上，且变频器设备方位离大容量电源在十m以内；2)三相电源电压不平衡率大于3%；3)别的晶闸管变流器与变频器共用同一进线电源，或进线电源端接有经过开关怀换以调整功率因数的电容器设备。

⑶进线电抗器容量的挑选进线电抗器的容量可按预期在电抗器每相绕组上的压降来挑选。

一般挑选压降为网侧相电压的2%〜4%。

进线电抗器压降不宜获得过大，压降过大会影响电机转矩。

一般状况下挑选进线电压的4%(8.8V)己满意，在较大容量的变频器中如75kW以上可选用十V压降。

(4)直流电抗器和输出电抗器的效果在有直流环节的变频体系中，在整流器后接入直流电抗器能够有用地改进功率因数，协作稳妥能够将功率因数跋涉到0.95,别的，直流电抗器能使逆变器作业安稳，并能绑缚短路电流，所以许多厂家出产的55kW以上的变频器都随机供给直流电抗器。

变频器电抗器效果和选用此种电抗器一般称之为滤波电抗器或谐波按捺电抗器，串在变频器的输入端。

1，用来绑缚电网电压骤变和操作过电压致使的电流冲击，滑润电源电压中包括的尖峰脉冲，或滑润桥式整流电路换相时发作的电压缺点，有用地维护变频器和改进功率因数,2，阻遏来自电网的烦扰，又能削减变频器整流有些发作的高次谐波对电网发作“污染”，有用避免烦扰别的设备。

详细的挑选仍是依照变频器阐明书上介绍的挑选。

1、额外沟通电流的挑选额外沟通电流是从发热方面方案电抗器的长时刻作业电流，一同应当思考满意的高次谐波重量。

即输出电抗器实习流过的电流是变频器电机负载的输出电流。

2、电压降电压降是指50HZ时，对应实习额外电流时电抗器线圈两头的实习电压降。

一般挑选电压降在4V~8V分配。

3、电感量的挑选电抗器的额外电感量也是一个首要的参数！若电感量挑选不适合，会直接影响额外电流下的电压降的改动，然后致使缺点。

而电感量的巨细取决于电抗器铁芯的截面积和线圈的匝数与气隙的调整。

输出电抗器电感量的挑选是依据在额外频率方案内的电缆长度来断定，然后再依据电动机的实习额外电流来挑选相应电感量央求下的铁芯截面积和导线截面积，才调断定实习电压降。

4、对应额外电流的电感量与电缆长度：电缆长度额外输出电流电感量300米十0A 46μH 200A 23μH 250A 16μH 300A 13μH 600米十0A 92μH 200A 46μH 250A 34μH 300A 27μH 志趣的电抗器在额外沟通电流及以下，电感量应坚持不变，跟着电流的增大，而电感量逐步减小。

当额外电流大于2倍时，电感量减小到额外电感量的0.6倍。

当额外电流大于2.5倍时，电感量减小到额外电感量的0.5倍。

当额外电流大于4倍时，电感量减小到额外电感量的0.35倍。

变频器使用电抗器应如何选择与分类变压器容量大于变频器十倍以上或变压器容量大于600KVA以上需加装进线电抗器;直流电抗器为改善功率因素用;出线电抗器为保护电机和变频器(出线过长)降低干扰之用.变频器用到的电抗器有3种：进线电抗器、出线电抗器、直流电抗器。

1、进线电抗器主要作用是抑制进线电源的网侧谐波，增大进线电源主回路的短路阻抗。

据此灵活考虑是否使用。

2、出线电抗器主要作用是平衡出线电缆的分布容性负载，增大出线主回路的短路阻抗。

并能抑制变频器输出的谐波，起到减小变频器噪声的作用。

两台以上变频器并联运行时，还起到限制换相环流和负荷平衡的作用。

前者考虑电缆的长度而确定是否使用，后者则必须使用。

3、直流电抗器主要用于公共直流母线型的交-直-交变频传动系统中。

如果公共整流器的电流数学模型为感性负载，则必须使用;如果是容性负载，则可以不用。

不管哪种情况，使用直流电抗器都能起到抑制直流电流波动的作用。

其功能和作用如下：降低主电源谐波、浪涌和峰值电流;提高低频传导抗干扰性;保护驱动机构的电力电子元件;提高功率因数;防止主电源的电压尖脉冲引起的跳闸工业能源消耗形势仍然严峻工业节能迫在眉睫“十一五”期间,工业能源消耗总量逐年增加,由2005年的15.95亿吨标准煤增加到2010年的24亿吨标准煤,占全社会总能耗的比重由70.9%上升到73%左右,钢铁、有色金属、建材、石化、化工和电力六大高耗能行业的能源消耗量占工业总能耗的比重由2005年的71.3%上升到2010年的77%左右。

国际上,发达国家绿色贸易壁垒使我国制造业出口面临巨大压力。

政策推动工业节能行业发展工业节能十二五规划总体目标,到2015年,规模以上工业增加值能耗比2010年下降21%左右,“十二五”期间预计实现节能量6.7亿吨标准煤。

钢铁、有色金属、石化、化工、建材、机械、轻工、纺织、电子信息等重点行业单位工业增加值能耗分别比2010年下降18%、18%、18%、20%、20%、22%、20%、20%、18%。

变频器配套用的电抗器
与变频器配套用的电抗器接线图如附图所示，共有三种电抗器：
1、 进线电抗器LA1 LA1
地保护变频器 削减5、7、11、13次谐波。

2直流电抗器（LD ）
的改变变频器的功率因数。

3输出电抗器（LA2）
电电流。

运行而言，进线电抗器起主要作用，
进线电抗器又称电源协调电抗器。

应该安装进线电抗器的场合 1电源变压器容量为500KV A 以上，
且变频器安装位置与大容量变压器
距离在10M 以内。

2三相电源电压不平衡率K 大于3%。

3功率因数的电容器装置。

4需要改善变频器输入侧的功率因数（可提高到0.75~0.85）。

直流电抗器和输出电抗器的功能
在变频器整流电路后接入直流电抗器，可以有效的改变变频器的功率因数（最高可以将功率因数提高到0.95）和限制逆变侧短路电流，并能使逆变系统运行更稳定。

输出电抗器的作用是补偿变频器与电动机连接的长导线充电电流，从而使电动机在引线教长 时也能正常工作。

输出电抗器还能吸收变频器输出谐波，起到消除噪声的作用，并能使在电动机绕组上的电压上升率限制在540V/μS 以内。

电源 LD 直流电抗器。

变频器电抗器作用和选用此种电抗器一般称之为滤波电抗器或谐波抑制电抗器，串在变频器的输入端。

1，用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷，有效地爱护变频器和改善功率因数,2，阻挡来自电网的干扰，又能削减变频器整流部分产生的高次谐波对电网产生“污染”，有效防止干扰其他设备。

详细的选择还是根据变频器说明书上介绍的选择。

1、额定沟通电流的选择额定沟通电流是从发热方面设计电抗器的长期工作电流，同时应当考虑足够的高次谐波重量。

即输出电抗器实际流过的电流是变频器电机负载的输出电流。

2、电压降电压降是指50HZ时，对应实际额定电流时电抗器线圈两端的实际电压降。

通常选择电压降在4V~8V左右。

3、电感量的选择电抗器的额定电感量也是一个重要的参数！若电感量选择不合适，会直接影响额定电流下的电压降的变化，从而引起故障。

而电感量的大小取决于电抗器铁芯的截面积和线圈的匝数与气隙的调整。

输出电抗器电感量的选择是依据在额定频率范围内的电缆长度来确定，然后再依据电动机的实际额定电流来选择相应电感量要求下的铁芯截面积和导线截面积，才能确定实际电压降。

4、对应额定电流的电感量与电缆长度：电缆长度额定输出电流电感量300米100A 46μH200A 23μH250A 16μH300A 13μH600米100A 92μH200A 46μH250A 34μH300A 27μH抱负的电抗器在额定沟通电流及以下，电感量应保持不变，随着电流的增大，而电感量渐渐减小。

当额定电流大于2倍时，电感量减小到额定电感量的0.6倍。

当额定电流大于2.5倍时，电感量减小到额定电感量的0.5倍。

当额定电流大于4倍时，电感量减小到额定电感量的0.35倍。

变频器输入侧选用输入电抗器的注意事项1. 变频器输入电抗器的选用应根据实际需求确定其电抗值，并与变频器匹配。

当变频器的输入功率较大时，可以考虑选用大功率电抗器，以保证系统的稳定性。

2. 输入电抗器的额定电流应大于变频器的额定电流，以确保输入电抗器能够承受变频器在运行过程中可能出现的过电流冲击。

3. 输入电抗器的额定电压应与变频器的输入电压相匹配，以确保正常工作状态下不会发生电压冲入或过压现象。

4. 输入电抗器的额定频率应与变频器的工作频率相匹配，以保证输入电抗器能够有效地对电源电压进行补偿。

5. 输入电抗器的响应时间应与变频器的响应时间相匹配，以避免响应速度不一致导致系统的稳定性降低。

6. 输入电抗器应具有良好的过载能力，能够承受变频器长时间运行时可能出现的瞬态过电流。

7. 输入电抗器的损耗应尽量小，以减少系统的能耗和热损失。

8. 输入电抗器应具有良好的散热性能，能够有效降低温度，提高运行效率和寿命。

9. 输入电抗器的电感值应尽量稳定，以避免变频器的输出电流产生过多的谐波。

10. 输入电抗器的选用应符合国家相关标准和规定，以确保其安全可靠性，避免可能的电气事故和故障发生。

详细描述：输入电抗器是变频器系统中的关键元件之一，它主要用于电源对变频器输入电压的补偿和调节。

在选择输入电抗器时，首先需要根据实际工作条件和要求来确定其所需的电抗值。

如果系统的输入功率较大，可以选择大功率电抗器，以确保系统的稳定性和可靠性。

在选用输入电抗器时，还需要考虑其额定电流和额定电压。

输入电抗器的额定电流应大于变频器的额定电流，以保证输入电抗器能够承受变频器在运行过程中可能出现的过电流冲击。

输入电抗器的额定电压应与变频器的输入电压相匹配，以确保在正常工作状态下不会发生电压冲入或过压现象。

输入电抗器的响应时间和频率也需要与变频器的工作特性相匹配。

响应时间不一致可能导致系统的稳定性降低，频率不匹配可能导致输入电抗器无效地对电源电压进行补偿。

变频器输入电抗器选择变频器将电网的沟通电压转变为直流经整流后都经电容滤波，电容的使用使输入电流呈尖峰脉冲状，当电网阻抗小时，这种尖峰脉冲电流极大，造成很大的谐波干扰，并使变频器整流桥和电容简单损坏。

输入电抗器串联在电源进线与变频器输入侧(R、S、T)，用于抑制输入电流的谐波，削减电源浪涌对变频器的冲击，改善三相电源的不平衡性，提高输入电源的功率因数（提高到0.75~0.85）。

沟通变频调速系统输入侧设置的沟通电抗器或EMC滤波器，应依据变频器安装场所的其他用电设备对电网品质的要求，若变频器工作时已影响这些设备正常运行，可在变频器输入侧设置沟通电抗器或EMC滤波器，来抑制由功率元件通断引起的谐波和传导辐射。

若与变频器连接的电网的变压器中性点不接地，则不能选用EMC滤波器。

电源侧的沟通输入电抗器用于改善输入电流波形、提高整流器和滤波电容寿命、削减不良输入电流波形对电网的干扰、协调同一电网上晶闸管变换器造成的波形影响、削减功率切换和三相不平衡的影响，因此也称为电源协调电抗器，输入电抗器LA1能够限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，有效地爱护变频器和改善其功率因数。

变频调速系统接入与未接入输入电抗器时，输入电网的谐波电流的状况如图1所示。

从图2中可以看出，接入电抗器后能有效地抑制谐波电流。

电抗器的作用是防止变频器产生的谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他用电设备。

依据运行阅历，在下列场合应考虑安装输入电抗器，才能保证变频器平安牢靠的运行。

1)变频器所接电源的容量与变频器容量之比为10：1以上；电源容量为600kVA及以上，且变频器安装位置离大容量电源在10m以内，如图2所示。

图1 变频调速系统接入与未接入输入电抗器的比较图2 需要安装进线电抗器的电源2)三相电源电压不平衡率大于3%，电源电压不平衡率K可按下式计算：(1)式中，Umax为最大一相电压；Umin为最小一相电压；Up为三相平均电压。