变频器中直流母线电容的纹波电流计算
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VINMIN=85*1.414-20=100
VOU=24V IOUT=1.25A VD=0.7
D=100/(100+100)=0.5
反射电压:100V
匝比:N=100/24.7=4.04
求工作在CCM下的次级峰值电流
先估算临界电流 以80%输出电流计算等于0.8*1.25=1A
求次级峰值电流=1.25/(1-0.5)+1A/(1-0.5)=4.5
求初级峰值电流=次级峰值4.5/匝数比4.04=1.11A
求次级总有效值电流=(0.5^0.5)*4.5=3.181A
求次级交流纹波电流=总的有效值电流的平方减去输出电流的平方再开根上面计算的交流纹波电流用来选择输出电解和变压器的线径的大小
求初级总纹波电流等于占空比开根号*初级峰值电流=0.5^0.5*1.11A=0.7求初级直流纹波电流等于占空比*初级峰值电流=0.5*1.11A=0.555A
求初级交流纹波电流等于初级总纹波电流的平方-初级直流纹波电流的平
5=1A
1-0.5)=4.5
平方减去输出电流的平方再开根号=3.181^2-1.25^2再开根号 等于2.92A
电解和变压器的线径的大小
级峰值电流=0.5^0.5*1.11A=0.785A
值电流=0.5*1.11A=0.555A
流的平方-初级直流纹波电流的平方再开根号=0.785^2-0.55^2再开根号 等于0.56A。
开关电源纹波计算公式
开关电源纹波是指在开关电源输出的直流电压中,存在的交流电压成分。
它是由于开关管的导通和截止造成的电流波动引起的。
开关电源纹波对电子设备的正常运行有着重要的影响,因此对其进行计算和评估是非常必要的。
计算开关电源纹波的公式为:
Vr = (ΔI × (1 - D)) / (f × C)
其中,Vr表示开关电源纹波电压,ΔI表示开关电源输出电流的波动值,D表示开关管的导通比例,f表示开关频率,C表示输出电容。
根据公式可以看出,开关电源纹波电压与输出电流波动值成正比,与开关频率和输出电容成反比。
因此,要减小开关电源纹波电压,可以采取以下措施:
1.增大输出电容:通过增加输出电容的数值,可以降低开关电源纹波电压。
这是因为输出电容的作用是储存电荷,当电流波动时,输出电容可以通过释放或吸收电荷来平稳输出电流,从而减小纹波电压的波动。
2.提高开关频率:增加开关频率可以缩短每个开关周期的时间,从而减小开关电源输出电流的波动值,进而降低纹波电压的幅度。
3.优化开关管的导通比例:开关管的导通比例表示导通时间与开关
周期的比值。
通过合理控制导通比例,可以减小输出电流的波动值,从而降低纹波电压。
通过以上措施的综合应用,可以有效减小开关电源的纹波电压,提高电源的稳定性和可靠性。
然而,在实际应用中,还需根据具体的电路设计和要求进行综合考虑,以达到最佳的纹波电压控制效果。
因此,对于开关电源纹波的计算和评估是非常重要的,只有在了解和掌握纹波电压的计算方法和影响因素后,才能更好地设计和应用开关电源。
关于电压型变频器直流环节滤波电容的计算方法[日期:2007-10-1] 来源:电源技术应用作者:浙江大学王青松摘要:电压型变频器直流环节并入电容对整流电路的输出进行滤波,理论上电容值越大,电压纹波越小,但是从空间和成本上考虑并不能如此。
详细论述了三相输入和单相输入变频器滤波电容的计算方法,为电压型变频器不同功率的负载所需滤波电容的选择提供了理论依据。
最后通过实验证明了该算法可行、可靠,不仅保证了产品的性能,更节约了成本。
关键词:整流电路;电压型变频器:纹波0 引言虽然利用整流电路可以将交流电变换成直流电,但是在三相电路中这种直流电压或电流含有频率为电源频率6倍的电压或电流纹波。
此外,变频器逆变电路也将因输出和载波频率等原因而产生纹波电压或电流,并反过来影响直流电压或电流的品质。
因此,为了保证逆变电路和控制电路能够得到高质量的直流电压或电流,必须对直流电压或电流进行滤波,以减少电压或电流的脉动。
直流环节是指插在直流电源和逆变电路之间的滤波电路,其结构的差异将对变换器的性能产生不同的影响:凡是采用电感式结构,其输入电流纹波较小,类似电流源性质;凡是采用电容式结构,其输入端电压纹波较小,类似电压源性质。
对电压型变频器米说,整流电路的输出为直流电压,直流中间电路则通过大电解电容对该电压进行滤波;而对于电流型变频器米说,整流电路的输出为直流电流,中间电路则通过大电感对该电流进行滤波。
l 三相变频器直流中间电路电解电容的计算1.1 变频器及直流中间电路结构框图变频器及直流中间电路结构图如图1所示。
1.2 三相输入及整流后的电压波形三相输入线电压220V及整流后的电压波形如图2所示。
图2中,Ua、Ub、Uc是三相三线制的三相输入相电压;uc是电容电压,ur是整流之后未加电容时的电压。
1.3 分析过程1.3.l 整流后电压的计算对于三相三线制输入线电压为220V系列变频器(以下简称220V系列)来说U=220V;对于440V系列,U=440V。
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。
但过大的纹波电流会大大缩短电容器的耐久性,当纹波电流超过额定值,纹波电流所引起的内部发热每升高5℃,电容器器的寿命将减少50%。
因此当要求电容器器具有长寿命性能时,控制与降低纹波电流尤其重要。
但在实际设计过程中,电解电容器的纹波电流由于受变频器输入输出各物理量变化以及控制方式等的影响很难直接计算得到[2],一般多采用根据实际经验估算大小,如每μf电容器要求20ma纹波电流之类的经验值,或者通过计算机仿真来估算[3~6]。
变频器母线计算公式在工业生产中,变频器是一种用于调节电动机转速的设备,它能够通过改变电源频率来控制电动机的转速。
在变频器中,母线是一个重要的组成部分,它承担着输送电能的重要任务。
因此,对于变频器母线的计算是非常重要的,它能够帮助工程师们更好地设计和使用变频器,从而提高生产效率和节约能源。
本文将介绍变频器母线的计算公式,帮助读者更好地理解和应用这一重要知识。
变频器母线的计算公式通常包括以下几个方面,母线电流的计算、母线电压的计算、母线功率的计算和母线散热的计算。
下面将分别介绍这些方面的计算公式。
首先是母线电流的计算。
母线电流是指在变频器工作时通过母线的电流大小。
通常情况下,母线电流的计算公式为:I = P / (sqrt(3) U cosφ)。
其中,I表示母线电流,P表示变频器输出功率,U表示母线电压,φ表示功率因数。
根据这个公式,可以通过已知的变频器输出功率、母线电压和功率因数来计算母线电流的大小,从而为母线的设计提供参考依据。
接下来是母线电压的计算。
母线电压是指变频器工作时在母线上的电压大小。
母线电压的计算公式为:U = (sqrt(3) P) / (I cosφ)。
其中,U表示母线电压,P表示变频器输出功率,I表示母线电流,φ表示功率因数。
通过这个公式,可以根据已知的变频器输出功率、母线电流和功率因数来计算母线电压的大小,为母线的设计提供必要的参考数据。
然后是母线功率的计算。
母线功率是指变频器工作时在母线上的功率大小。
母线功率的计算公式为:P = sqrt(3) U I cosφ。
其中,P表示母线功率,U表示母线电压,I表示母线电流,φ表示功率因数。
通过这个公式,可以根据已知的母线电压、母线电流和功率因数来计算母线功率的大小,为母线的设计提供必要的参考依据。
最后是母线散热的计算。
母线散热是指在变频器工作时,母线需要散热的能力。
母线散热的计算公式通常比较复杂,需要考虑多个因素,如母线的材料、散热器的设计、环境温度等。
buck电路纹波电流计算公式一、引言在电力电子领域中,b u ck电路是一种常用的降压型直流-直流(D C-D C)变换器。
在bu ck电路中,电感和电容是关键元件,它们会引起输出电流的纹波现象。
准确计算b uc k电路中的纹波电流对于电源设计和功率管理至关重要。
本文将介绍b uc k电路纹波电流的计算公式。
二、纹波电流的定义纹波电流是指在任意时间点,电流值较理想直流电流存在一定的涨落。
在b uc k电路中,纹波电流的大小和波形直接影响到输出电压的稳定性和负载调整能力。
三、理想b uck电路的纹波电流计算公式在理想情况下,b uck电路的纹波电流可以通过以下简化公式计算:\[I_R=\f ra c{{V_{in}-V_{o ut}}}{{f\cd o tL}}\]其中,-\(I_R\)是纹波电流;-\(V_{in}\)是输入电压;-\(V_{ou t}\)是输出电压;-\(f\)是开关频率;-\(L\)是电感的感值。
四、考虑电路效应的纹波电流计算公式在实际应用中,考虑各种电路效应后的纹波电流公式相对复杂,但仍然可以通过以下公式进行计算:\[I_R=\f ra c{{V_{in}-V_{o ut}}}{{f\c dot L}}+\fr ac{{V_{ou t}\cd ot D\cd ot(1-D)}}{{8\cd ot f\cdo t L}}\]其中,-\(D\)是占空比,表示开关关闭时间与开关周期的比值。
五、纹波电流的影响因素b u ck电路纹波电流的大小受到多个因素的影响,主要包括:1.输入电压的大小;2.输出电压的大小;3.开关频率;4.电感感值;5.占空比。
了解这些影响因素对纹波电流的影响程度,可以帮助工程师在设计电源时进行恰当的参数选择。
六、纹波电流的降低方法纹波电流对电源的负载调整能力有一定影响,因此需要采取一些措施来降低纹波电流,例如:-选择合适的电感参数;-采用滤波电容以减小纹波电流;-调整开关频率和占空比。
纹波电流是什么铝电解电容纹波电流计算方法本文主要介绍的是关于纹波电流以及铝电解电容纹波电流计算方法,并详细对铝电解电容进行了全面的阐述。
纹波电流纹波电流或电压是指的电流中的高次谐波成分,会带来电流或电压幅值的变化,可能导致击穿,由于是交流成分,会在电容上发生耗散,如果电流的纹波成分过大,超过了电容的最大容许纹波电流,会导致电容烧毁。
额定纹波电流( IRAC )额定纹波电流 IRAC 又称为最大允许纹波电流。
其定义为:在最高工作温度条件下电容器最大所能承受的交流纹波电流有效值。
并且指定的纹波为标准频率(一般为 100Hz--120Hz )的正弦波。
基本含义纹波电流在这里指的是流经电容器的交流电流的 RMS 值,其在电压上的表现为脉动或纹波电压。
电容器最大允许纹波电流受环境温度、电容器表面温度(及散热面积)、损耗角度(或ESR )以及交流频率参数的限制。
温度是电解电容器件寿命的决定性因素,因此由纹波产生的热损耗将成为电容寿命的一个关键参考因数。
在一些资料中将此二者称做“涟波电流”和“涟波电压”,其实就是 ripple current,ripple voltage。
含义即为电容器所能耐受纹波电流/电压值。
它们和ESR 之间的关系密切,可以用下面的式子表示:Urms = Irms × R式中,Urms 表示纹波电压Irms 表示纹波电流R 表示电容的 ESR由上可见,当纹波电流增大的时候,即使在ESR 保持不变的情况下,涟波电压也会成倍提高。
换言之,当纹波电压增大时,纹波电流也随之增大,这也是要求电容具备更低ESR 值的原因。
叠加入纹波电流后,由于电容内部的等效串连电阻(ESR)引起发热,从而影响到电容器的使用寿命。
一般的,纹波电流与频率成正比,因此低频时纹波电流也比较低。
铝电解电容纹波电流计算方法铝电解电容的在实际应用中的一个重要参数是纹波电流,此电流关系到电解电容的带载温升,在电容寿命计算时候,在不测量电解电容中心点温度的情况下,可以通过此纹波电流来估计电容的设计寿命,铝电解电容常被用在整流模块后以平稳电压。
直流电机效率测试的计算与纹波因数及波形因数的计算描述直流电机(direct current machine)是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。
它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。
直流电机里边固定有环状永磁体,电流通过转子上的线圈产生安培力,当转子上的线圈与磁场平行时,再继续转受到的磁场方向将改变,因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流方向也改变,产生的洛伦兹力方向不变,所以电机能保持一个方向转动。
直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。
感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心,大拇指指向导体运动方向,其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向)。
导体受力的方向用左手定则确定。
这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩,这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩,转矩的方向是逆时针方向,企图使电枢逆时针方向转动。
如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩),电枢就能按逆时针方向旋转起来。
直流电机的效率测试和计算方法效率测试是所有电传动部件及系统重要检验项目,GB 755 旋转电机定额及性能标准中对各类电机设备效率检测方法进行了详细的介绍。
旋转电机效率测试主要有直接测试法及损耗分析法,效率的直接测试方法是通过对直流电机输入输出功率的直接测试而求得效率的方式,下面本文对直流电机效率的直接测试相关试验方法及计算进行详细介绍。
一、直流电机输入功率和输出功率的测量直接测定效率时,电动机的输入功率用电工仪表测量,输出功率的机械功率用测功机、转矩测量仪测量;发电机的输出功率用电工仪表测量,输入功率用测功机、转矩测量仪测量。
输入功率用电压乘电流来计算,试验电源为整流电源时要求采用真实读书瓦特表或指示电压、电流瞬时值乘积平均值的其他测量装置直接测取电枢回路输入功率,也可分别测量直流功率分量和交流功率分量然后求和。
變頻器中直流母線電容的紋波電流計算1 引言各類電動機是我們發電量的主要消耗設備,而變頻器作為電動機的驅動裝置成為當前“節能減排”的主力設備之一。
它一方面可以起到節約能源消耗的作用,另一方面也可以實現對原有生產或處理工藝過程的優化。
目前應用最多也最廣的是交-直-交電壓型變頻器,即中間存在直流儲能濾波環節,一般採用大容量電解電容器實現此功能。
使用電解電容器的作用主要有以下幾個[1]:(1)補償以電源頻率兩倍或六倍變化的逆變器所需功率與整流橋輸出功率之差;(2)提供逆變器開關頻率的輸入電流;(3)減小開關頻率的電流諧波進入電網;(4)吸收急停狀態時所有功率開關器件關斷下的電機去磁能量;(5)提供暫態峰值功率;(6)保護逆變器免受電網暫態峰值衝擊。
電解電容器設計選型所需要考慮的主要因素有以下幾個:電容器的電壓、電容器量、電容器的紋波電流、電容器的溫升與散熱、電容器的壽命等等。
這些因素對變頻器滿足要求的平均無故障時間(MTBF)十分重要。
然而電解電容器的紋波電流的計算如何能明確給出計算依據,這是本文所要解決的問題。
2 直流母線電容紋波電流的計算紋波電流指的是流過電解電容器的交流電流,它使得電解電容器發熱。
紋波電流額定值的確定方法是在額定工作溫度下規定一個允許的溫升值,在此條件下電容器符合規定的使用壽命要求。
當工作溫度小於額定溫度時,額定紋波電流可以加大。
但過大的紋波電流會大大縮短電容器的耐久性,當紋波電流超過額定值,紋波電流所引起的內部發熱每升高5℃,電容器器的壽命將減少50%。
因此當要求電容器器具有長壽命性能時,控制與降低紋波電流尤其重要。
但在實際設計過程中,電解電容器的紋波電流由於受變頻器輸入輸出各物理量變化以及控制方式等的影響很難直接計算得到[2],一般多採用根據實際經驗估算大小,如每μf電容器要求20ma紋波電流之類的經驗值,或者通過電腦模擬來估算[3~6]。
本文根據對變頻器電路拓撲與開關調製方式的分析,並借鑒已有文獻資料,歸納出一個直接的計算電解電容器紋波電流的方法,供大家參考。
电流纹波比
电流纹波比(Ripple Current Ratio)是用于评估电源电容器在交流电源中的性能的一个参数。
在直流电源中,电容器被用来平滑电流,减小电流的纹波(波动)。
电流纹波比是指电容器的有效直流电流与交流电流纹波之比。
电流纹波比通常用以下公式表示:
Ripple Current Ratio=有效直流电流交流电流纹波/交流电流纹波有效直流电流
这个比率的数值越大,表示电容器能够更有效地平滑电流,降低电流的波动性。
在电源电路中,电容器通常用于存储电荷并在电流波峰期间释放电荷,以平滑电源电压。
如果电流纹波较大,电容器的性能可能会受到影响,导致电源输出的电压不稳定。
因此,电流纹波比是评估电容器性能的重要参数之一。
对于不同类型的电源电路和应用,对电流纹波比的要求可能会有所不同。
在选择电容器时,工程师通常会考虑电流纹波比以确保电源系统的稳定性和性能。
电容电压纹波系数电容电压纹波系数是指直流电压输入下的电容输出电压的交流波动情况,常用于评估电源设计的稳定性和输出质量。
在AC-DC电源中,电容一般作为滤波器的一部分,用于平滑输入电压的交流波动,从而提供稳定的直流输出。
然而,由于电容自身的内部阻抗以及外部环境的影响,输出电压仍然会存在一定的波动,这就是电容电压纹波。
电容电压纹波系数表示了电容输出电压中交流分量的大小,是一种反映电源输出稳定性的重要指标。
电容电压纹波系数通常用下面的公式表示:Vc-ripple = (ΔVc) / Vdc其中Vc-ripple是电容输出电压中的交流分量,ΔVc是电容输出电压的最大峰-峰值,Vdc是电容输出电压的直流分量。
这个公式反映了交流纹波在输出电压中所占的比例。
简单来说,电容电压纹波系数越小,电源输出电压中交流波动就越小,输出质量就越好。
通常,电容电压纹波系数小于百分之一是很好的,小于百分之零点五更好,小于百分之零点一更理想。
在高精度应用领域,甚至会将电容电压纹波系数控制在百万分之一以下,以满足极高的要求。
电容电压纹波系数受多种因素影响,其中最主要的因素是电容的质量和工作频率。
电容的质量决定了其内部电阻和电感的大小,从而影响电容的响应速度和耗散功率。
工作频率越高,电容的内部阻抗和分布电感就越大,容易引起电容输出电压的振荡和纹波,影响输出质量。
为了降低电容电压纹波系数,可以采取多种措施,例如选择高质量的电容、增加滤波电感、优化电路设计等。
此外,对于一些对电容电压纹波系数要求比较高的应用,还可以采用降噪芯片等专门的电路进行纹波滤波和降噪处理。
综上所述,电容电压纹波系数是反映电源输出质量的重要指标,采取合适的措施降低电容电压纹波系数,可以提高电源的精度和稳定性,从而满足不同领域的应用需求。
三相逆变器母线电容纹波电流计算摘要:I.引言- 介绍三相逆变器母线电容纹波电流的概念- 说明计算母线电容纹波电流的重要性II.电容纹波电流的原理- 电容的充放电过程- 纹波电流的产生III.母线电容纹波电流的计算方法- 基波电流的计算- 纹波电流的计算- 电容耐压和容值的计算IV.实际应用中需要注意的地方- 电容选型的考虑因素- 避免电容烧毁的方法V.结论- 总结母线电容纹波电流计算的重要性- 重申电容选型的注意事项正文:I.引言三相逆变器是一种广泛应用于电力电子领域的设备,它能够将直流电源转换为交流电源以供电网使用。
在逆变器中,母线电容起到了滤波的作用,可以减小输出电压的波动。
然而,在实际应用中,母线电容的纹波电流可能会导致电容损坏,因此需要进行合理的计算和选型。
II.电容纹波电流的原理电容的充放电过程是产生纹波电流的主要原因。
当逆变器的输出电压发生波动时,电容的充放电过程会受到影响,导致电流不再是理想的直流电流,而是包含高次谐波成分的纹波电流。
这种纹波电流可能会使电容过载,从而导致电容损坏。
III.母线电容纹波电流的计算方法母线电容纹波电流的计算方法主要包括基波电流的计算和纹波电流的计算。
首先,需要计算逆变器的基波电流,这可以通过对输入电流进行傅里叶变换得到。
然后,根据电容的耐压和容值,可以计算出电容的最大容许纹波电流。
最后,通过比较基波电流和最大容许纹波电流,可以确定电容是否能够满足逆变器的要求。
IV.实际应用中需要注意的地方在实际应用中,需要特别注意电容的选型。
除了考虑电容的耐压和容值外,还需要考虑电容的额定纹波电流。
如果电容的额定纹波电流小于最大容许纹波电流,可能会导致电容过载,从而损坏电容。
此外,还需要注意电容的工作温度,因为工作温度会影响电容的性能。
V.结论母线电容纹波电流的计算是逆变器设计和应用中的一个重要环节。
通过合理的计算和选型,可以有效避免电容过载,从而保证逆变器的稳定运行。
电解电容寿命计算方法及测试本文主要是通过纹波电流的计算,然后通过电容的热等效模型来计算电容中心点的温度,在得到中心点温度后,也就是得到电容的工作点最高的问题后,通过电容的寿命估算公式来估算电容的设计寿命。
首先,电容等效成电容、电阻(ESR )和电感(ESL )的串联。
纹波电流计算,纹波电流计算是得到电容功率损耗的一个重要参数,在设计电容时候,我们必须首先确定下来电流的纹波大小,这和设计规格和具体拓扑结构相关。
1•电解电容零件工程规格书中之Sta ndard Rat ing表格,其中规定了不同规格的电解电容Rated Ripple Curre nt值Current 规格715mA。
3•而用于评估电解电容Ripple Current之Spec要依据以下公式:SPEC=Spec(componen t X 频率系数(FM )X 温度系数(TM )4.0TPV 评估电解电容Ripple Current 的Derating 规格为85%,因此测试值vSPEC x 85% 时判定OK。
将电解电容接地端吸开串联一导线,直接用电流计探头测试该导线电流的有效值(rms),测试时要调整输入电压值(90V〜264V)达到纹波电流最大。
见图示:1. M ultiplying Factors on KMG Series (radial lead type)Freque ncy MultipliersRange 50Hz 120Hz 300Hz 1KHz 10KHz 100KHz〜3.3uF 0.65 1.00 1.35 1.75 2.30 2.504.7uF 〜33uF 0.751.001.25 1.50 1.751.8047uF 〜1000uF 0.80 1.001.15 1.30 1.40 1.502200uF〜0.85 1.00 1.03 1.05 1.08 1.08 Temperature MultipliersTemp (°C)55 65 75 85 105 Multipliers 2.23 2.23 2 1.73 1 2. Multiplyi ng Factors on KY SeriesFreque ncy MultipliersRange 120Hz 1KHz 10KHz 100KHz〜180uF 0.40 0.75 0.90 1.00220uF〜560uF 0.50 0.85 0.941.00IrmsTemperature Multipliers3. Multiplying Factors on KXG SeriesFreque ncy MultipliersTemperature Multipliers*Temperature multipliers shows the guide limits of the maximum available ripple current at each of the temperature,of which the life time at the rated maximumoperat ing temperature is expected.电解电容寿命评估测试方法1. Calculation Formula:电容寿命Life Time= Life(spec) x 2(Ts-Tt)/10Life(spec):指spec中标明的寿命值Ts:电容最高使用温度值Tt:电容本体温度测试值2. 判定方法:以上计算得出之寿命值与整机MTBF目标值比较,若大于目标值则判定OK3. 例如:SHARP 机种C904 Life (spec) = 10000Hrs, Ts= 105C,Tt = 526C,。
变频器电解电容计算方法正确,与大家一起探讨,下面以3相380V 输入为例进行计算;基本公式:12 C(U 12 2U 22)P*T整理后,得:推理T6: 变频器电解电容计算方法查阅一些资料,没有发现关于变频器电解电容容量计算方法,参考公司实际电容容量使用情况,初步探索 2 种计算方法,计算方法是否有效和种方法:C――选取电解电容容量,单位μ f;U1――3 相电网额定输入整流后直流电压,取540V;U2――允许直流母线电压波动时最低电压,假如允许波动30V ,则取510V;P――变频器功率或电机功率,单位KW ;T――电容C 放电时间,也就是电容电压从U1降到U2 时间段;由于三相电网电源,整流后脉动电压变为6 波头,在每个波头中假设1 半时间用于放电,则T=T50/(6*2)=1/12f,中: f =50;将数值代入以上公式,得:1 62 23 112*106* C* (54025102) P*103 1C=106*P(UF)C=60.5 *P(UF)T11: C=34.8*P(UF)第二种方法:基本公式:△Q=I DC*△T=C*△UI DC ――直流母线电流;△ T ――母线电压降低放电时间,取1/12f,其中:f=50;C――选取电解电容容量,单位μ f ;△ U――直流母线电压波动幅值,取30V ;整理后,得:C=56IDC(UF)根据公式:P=I DC U DC= 2 UI DC= 3 UICOS φ其中:I ――电机额定电流,或变频器额定电流;COSφ――功率因数,取0.9;I DC=1.1*I所以C=56I DC≈ 60I(UF) 推理:C=56I DC=68* COSφ*I(UF) 单相:C=5*56I DC=340* COSφ*I(UF)面是其它厂家经验公式,仅供参考1.按变频器的输出电流计算:三相变频器60*I (uF) I 为变频器的输出电流单相变频器300*I (uF) I 为变频器的输出电流 2.按变频器的功率计算:三相功率*100-110 (uF) 普通型变频器功率*120-140 (uF) 矢量控制型变频器单相功率*1100-1200 (uF)面表格按功率理论计算37~400KW 变频器使用电解电容容量,以及目前实际使用容量,以及根据比较拟修改容量;注:理论计算电容( UF )=功率*120-140 (uF)2006-7-14。
纹波电压计算公式纹波电压是指电路中由于电源电压的不稳定而引起的电压波动。
在许多电子设备中,纹波电压是一个非常重要的参数,因为它直接关系到设备的稳定性和可靠性。
因此,了解和计算纹波电压是非常必要的。
纹波电压的计算公式是基于电流和电容的关系得出的。
在一个电路中,当电流通过电容时,会产生纹波电压。
根据欧姆定律和基尔霍夫电压定律,可以得出纹波电压的计算公式如下:Vr = I / (2 * f * C)其中,Vr表示纹波电压,I表示电流,f表示频率,C表示电容。
从这个公式可以看出,纹波电压与电流、频率和电容之间存在着直接的关系。
当电流增大、频率增加或者电容增加时,纹波电压也会相应增加。
电流是纹波电压计算中的一个重要参数。
电流的大小决定了电容器充电和放电的速度。
当电流较大时,电容器的充电和放电速度都会加快,从而导致纹波电压的增加。
因此,在设计电路时,需要合理控制电流的大小,以减小纹波电压的大小。
频率也是影响纹波电压的一个重要因素。
频率越高,电容器充电和放电的次数就越多,从而导致纹波电压的增加。
因此,在电路设计中,需要根据实际需求选择合适的频率,以减小纹波电压的大小。
电容的大小也会直接影响纹波电压的大小。
电容越大,可以存储的电荷就越多,充电和放电的速度就越慢,从而导致纹波电压的减小。
因此,在电路设计中,需要选择合适大小的电容,以减小纹波电压的大小。
除了上述三个因素外,还有一些其他因素也会对纹波电压产生影响。
例如,电源的稳定性、电感的大小等都会对纹波电压产生影响。
因此,在实际应用中,需要综合考虑各种因素,以减小纹波电压的大小。
总结起来,纹波电压的计算公式可以帮助我们了解和计算电路中的纹波电压。
通过控制电流、频率和电容的大小,可以减小纹波电压的大小,提高电路的稳定性和可靠性。
在电路设计和实际应用中,需要综合考虑各种因素,以确保纹波电压在合理范围内。
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。
变频器中直流母线电容的纹波电流计算
1 引言
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。
但过大的纹波电流会大大缩短电容器的耐久性,当纹波电流超过额定值,纹波电流所引起的内部发热每升高5℃,电容器器的寿命将减少50%。
因此当要求电容器器具有长寿命性能时,控制与降低纹波电流尤其重要。
但在实际设计过程中,电解电容器的纹波电流由于受变频器输入输出各物理量变化以及控制方式等的影响很难直接计算得到[2],一般多采用根据实际经验估算大小,如每μf电容器要求20ma纹波电流之类的经验值,或者通过计算机仿真来估算[3~6]。
本文根据对变频器电路拓扑与开关调制方式的分析,并借鉴已有文献资料,归纳出一个直接的计算电解电容器纹波电流的方法,供大家参考。
图1 变频器拓扑示意图
由图1可以得到直流母线电容的纹波电流ic=il-i,il和i分别是整流器输出电流和逆变器输入电流,而这两个电流又可以分解为直流分量与交流分量的和,如下式所示。
(1)
因此可以得到:
(2)
很显然,直流母线电容的负载仅仅由上面两个电流的交流分量构成,逆变器输入电流的直流分量直接由整流桥供给,即:
(3)
其中io,rms为逆变器输出电流有效值,m为调制比,φ为逆变器输出电压与电流的相角差。
由于il,ac和iac不包含同频谐波分量,因此根据帕瑟瓦尔定理(parsaval’s theorem)有下式成立:
(4)
可以看出,直流母线电容中的纹波电流的有效值主要由两部分组成,一是来自整流器的交流分量il,ac,rms,而另一个是来pwm逆变器的交流分量iac,rms。
为了简化,这里先只考虑计算,后面再考虑il,ac,rms的计算。
在上述假设前提下,可以进一步得到下式[1]:
(5)
根据文献[1]结论有下式成立:
(6)
经过数学推导最终可以得到下式:
(7)
图2和图3分别为与m,cosφ的变化关系曲线图。
图4为公式(7)的三维网格图。
图2 不同m条件下与cosφ的变化曲线
图3 不同cosφ条件下与m的变化曲线
图4 公式(7)的三维网格图
对于逆变器带异步电动机负载时,一般负载电机的功率因数约为cosφ=0.85左右,则最大的直流母线电容纹波电流为ic,rms,1=0.6202·io,rms,对应的m=0.63左右。
而当m=0.9时,则大约对应ic,rms,1=0.563·io,rms。
对于同步永磁电机负载(cosφ≈1),则最大的直流母
线电容纹波电流为。
下面计算来自整流器的交流分量电流i l,ac,rms,其主要由整流器输出电压波动引起。
整流器输出电压的最大值为,其中u为整流器输入线电压的有效值。
若定义直流母
线电压的脉动率为,一般取5%左右值,则umin=umax(1-a%)。
根据最小直流母线电压波动要求的最小直流母线电容确定计算如下式:
(8)
其中fr为整流输出脉动频率,po为逆变器输出功率。
由于整流器引起的直流母线电容纹波电流计算如下:
(9)
其中c为直流母线电容,tc,tdc代表直流母线电容的充放电时间,其计算如下:
(10)
至此,流过直流母线电容的纹波电流计算如下:
(11)
(12)
由上式可见,直流母线电容电流的纹波与变频器输入电压和频率、输出电流、负载功率因数、pwm调制比、电容量、允许直流电压脉动率等因素密切相关。
3 设计计算举例
以某型中压变频器为例,具体的变频器参数为:三相交流输入电压为1140v/50hz,输出功率为110kw,负载为三相异步电动机。
假定其中直流母线电压脉动率为5%,pwm逆变器调制比为0.9,负载电机功率因数为0.85。
具体直流母线电容的设计计算与选型如下:
考虑变频器采用常规整流器输出与两电平逆变器拓扑结构,其直流母线电压为
,若采用耐压为450v的电解电容,则需要4个电容串联形成一组,然后多组并联后满足总电容量要求。
根据公式(8)可以得到最小的直流母线电容为:
根据公式(12)可以得到流过直流母线电容的纹波电流为ic,rms=72.7a。
初步选择cd138 pc 系列的6800μf/450v的电解电容四串四并组成,其等效电容为c=5600μf。
查阅产品手册,得到该型号电容的允许纹波电流为18.3a(在85℃/120hz时),则总的电容器允许纹波电流为4×18.3=73.2a>72.7a,满足上面的计算要求。
实验仿真的结果也同样验证了该计算方法的有效性,由于篇幅有限,不再赘述。
4 结束语
本文通过分析计算给出了一种较为精确的变频器直流母线电容纹波电流计算方法,对于变频器设计过程中,合理选择电解电容器这一关键器件,具有一定的指导作用。
既避免了设计的
盲目性,也便于合理的成本控制。
作者简介
常东来(1970-) 男西安交通大学电气工程专业博士毕业,清华大学博士后,长期从事电力电子与传动以及电源类产品的研发与管理工作。
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