逆变电源母线电容纹波电流与容值优化研究

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电容 时将有 明显 优势 。根 据对 逆变 电源 拓扑 结构 的
式 中 ： 为 直流 母 线 电压 波 动 ； △ Ｃ为 直 流 母 线
分 析 ， 以得到 计算 直 流母 线 电 容器 纹 波 电流 的 方 可
法。
电容值 ：
为整 流 输 出 电压 的最 大值 ；
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为 整 流
摘 要 ： 变 电源 直 流母 线 电容 的选 取 是 逆 变 电 源稳 定工 作 的 关键 因素之 一 。 逆 通过 对 其 电路 的 分析 建立 了计 算 逆
变 电 源的 纹 波 电 流 和 最 小 电容 值 的 计 算公 式 ， 选取 合 适 的 电解 电容 应 用 于逆 变 电源 直 流母 线 。 来 最后 利 用 Ｍａａ ｔｂ仿 ｌ
输 出电压 最小值 ； 和 分别 表示 电容 充放 电时 间 。 ｔ
逆 变 器输入 端 的纹波 电流问：
从 图 １中可 以得 出 ， 过直 流 母 线 电容 的纹 波 流 电流 ｉ为 整 流输 出 电流 和逆 变 器 输 入 电流 的 ： 差值 ． 即
ｉ １ ２ ＝ｉ一ｉ （） １
电容通 过纹 波 电流能力 。电容器 的纹波 电流受逆 变 电 源各 输 入 输 出量 变 化 以及 控 制 方 法 等 多 因 素 影
损耗 、引起 电容发 热的根 本原 因 ， 损耗 与纹 波 电 该 流有 效 值 的平 方 和等 效 串联 电 阻 的乘 积 成正 比 ， 所 以容值 的增 加 不 一定 会减 小 电容 损耗 囝 。而且 出 于 成 本及 可 靠性 考 虑 ， 还须 尽 可能 地减 少 直 流侧 电 容
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真软 件 ， 一 步 地 验 证 了直 流母 线 电容 的选 取 原 则 的 可行 性 。 进
关键 词 ： 变电 源 ： 流 母 线 电容 ： 波 电 流 逆 直 纹
中图 分 类 号 ： Ｍ４ ４ Ｔ ６
文 献标 志码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ５ ２ ０ （ ０ ２ ０ — ０ ６ ０ ２ ９ — ８ ５２ １ ）４ ０ ８— ５
波 电流增 大 产生 损耗 ，并 能有效 抑 制 电压 波 动 ， 减
能 滤波 环 节 ， 般采 用 的是 大容 量 的 电解 电容 。其 一 作 用 主要 是缓 冲 电网侧 与 负载 之 间的 能量 交换 ． 稳 定母 线 电压 ， 制 负载 突变 造成 直 流母 线 电压 大 幅 抑
度 的波 动『 目前 ， 电解 电容 的技 术 比较 成熟 ， １ Ｉ 。 因 而
引 言
电力 电子技 术 的发展 使得 基 于 Ｐ ＷＭ 电压 型 逆 变 电 源 （ 图 １ 得 到广 泛 的应 用 ， 中 间有 直 流储 如 ） 其
应 用 。本文 通过对 逆变 电源 母线 电容 纹波 电流 的计 算， 以及 对母 线 电压 纹波 的分析 计 算来 选 择直 流 母
线 电容 参数 。能够 有效 避免 因选 择 电容过 大造成 纹
的纹 波 电流有 效值 反 而会 增 大 ， 而纹 波 电流 是造 成
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量 。 目前对 于直 流母线 电容 的研 究 比较多【 。文 献 】
『１通 过 建立 单 相 整流 滤波 电容纹 波 电流 的数 学 模 ２ 型 分 析 了 容 值 变 化 对 纹 波 电 流 和 电容 损 耗 以及 电 容 寿命 的影 响 。对于 电容 值得选 择缺 乏 明确 的约束 原 则 ， 无 明确 的计 算 选 择 方 法 ， 便 于实 际 工 程 并 不
小 电容成本 ， 实际工 程设计 提供 了 良好 的依 据 。 为
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且 价格 便 宜 ， 普遍 应用 于 直 流母 线 。但 在工 程 设 被 计 中 ， 流母 线 电容 的参 数 选择 一 直 困扰 着工 程 人 直 员 。 常认为 ， 考虑成 本 和输入 功率 因数 ， 通 不 则容 值 越 大 越好 ， 有 利 于减 小 电压 脉动 ， 高 供 电质 量 ， 这 提 并且容值越大 ， 电容 的等 效 串联 电阻 越 小 ． 许 通 允 过 的纹 波 电流越 大 。然 而 ， 流滤波 电容 越大 ， 整 输入 电 流导 通 角 变 小 ． 同样 的输 出功 率 下 ， 在 电容 流 过
第 ４期 ２１ ０ ２年 ７月
电
源
学
报
Ｎｏ４ ．
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逆变 电源母线电容纹波 电流与容值优化研究
王 正 ， 新 平 于
（ 阳＿ ３ 大 学电 气工程 学院 ， 宁 沈 阳 １ ０ ７ ） 沈 ｙ， －ｋ 辽 １ ８ ０
图 １ 电 压 型 逆变 电源 的 拓 扑 节 构
选 择 电容 器 的方 法
１ 电容 纹波 电流 的计算 ． １
纹 波 电流指流 过 电容 的交 流 电流 。当纹 波 电流 过 大 超过 电容 的承受 能力 ， 会造 成 电容 温度 过 高 严 重影 响工 作 寿命 。因此 在选 择 电容 时 ． 必须 考 虑 到
收 稿 日期 ： ０ ２ ０ — ６ ２ １— ６ ０
响 ， 难 直 接通 过 计 算 得 到 ， 般 多根 据 经 验 或 者 很 一 计算 机仿 真的方 法来估 算 。如果 推导 出一 个 电容器 纹 波 电流 的表达 式 ， 设计 逆 变 电源 系统 直 流母 线 在
第 ４期
王 正 ， ： 变 电源 母 线 电 容 纹 波 电 流与 容 值 优 化 研 究 等 逆