基于電壓型變頻調速系統濾波參數的計算
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在電壓型變頻調速系統中，濾波電容參數CF的計算和正確選擇對于保證系統的調節質(zhì)量及降低設計成本具有重要而現實(shí)的意義。濾波電容參數過(guò)大或過(guò)小，不只是影響系統工作的穩定性，而且電路中的高頻信號會(huì )嚴重影響信號和通信系統，也可能導致接至同一電網(wǎng)上的另外一些系統誤動(dòng)作。
因此，直流環(huán)節濾波器在變頻器供電的傳動(dòng)系統中是一個(gè)相當重要的功能器件，必須正確合理的選擇。但在實(shí)際的傳動(dòng)系統設計中，工程人員大多基于經(jīng)驗公式，而不是根據引入逆變器開(kāi)關(guān)策略和負荷特性進(jìn)行計算，這就難于大范圍改變逆變器的開(kāi)關(guān)頻率、脈寬。因此，存在較大的局限性。
在此從電壓型變頻調速系統的基本原理出發(fā)，引入逆變器的開(kāi)關(guān)策略，導出電容CF在工作過(guò)程中充放電電流的變化規律，經(jīng)簡(jiǎn)化近似，求得了充電過(guò)程中電容上電荷量的最大值，從而得到確定電容參數的工程計算公式，該公式簡(jiǎn)單，物理概念清楚，便于在工程實(shí)際中應用。
1 電壓型變頻調速系統的構成及工作原理
電壓型變頻調速系統的原理圖如圖1所示。
由圖1可見(jiàn)，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的三相交流電，供給三相異步電動(dòng)機。其電壓和頻率的協(xié)調控制由變頻控制器實(shí)現。
該系統濾波電容的作用是：
(1)起濾波作用，用來(lái)限制逆變器輸入端電壓的脈動(dòng)；
(2)當異步電動(dòng)機運行于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，吸收經(jīng)逆變橋回送到直流環(huán)節的電能。
很顯然，該系統的直流濾波環(huán)節就是濾波電容CF。該系統濾波參數的計算就歸結為電容參數CF的計算。
2 直流環(huán)節的等效電路及充放電電流的計算
基于如下幾個(gè)方面的考慮：
(1)逆變器在工作過(guò)程中，電容兩端電壓的峰-峰值應當小于指標規定的數值；
(2)直流環(huán)節的損耗應保持在最小值；
(3)逆變器和感應電動(dòng)機中產(chǎn)生的瞬變現象應充分得到阻尼；
(4)直流環(huán)節的參數應不影響整個(gè)系統的穩定性。
于是可得到直流環(huán)節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(kāi)關(guān)來(lái)模擬。在忽略異步電動(dòng)機旋轉電勢和異步電動(dòng)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。
圖3中L1為每相定子繞組的漏感值；L2為每相轉子繞組漏感折算到定子側的數值；R1為每相定子繞組的電阻值；R2為每相轉子繞組電阻值折算到定子側值。這樣當逆變器正常工作時(shí)(即S合上)，根據基爾霍夫電壓定律可得：
其初始條件為：UC(0)=(1+K／2)Ud，iC(0)=0，i2(0)=0。式中K為紋波系數。
由方程(2)可得：
其齊次方程的特征方程為：
式中：C1和C2是由初始條件所確定的常數。當t=0(即逆變器開(kāi)始工作)時(shí)：
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