变频器滤波电容计算
滤波电容的计算方法
关于电压型变频器直流环节滤波电容的计算方法作者：浙江大学王青松关键词：整流电路，电压型变频器，纹波摘要：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。
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。
1．3．2 等效电阻的计算为计算方便，对于输出功率为P的逆变器，将其直流侧输入端阻抗用一个纯电阻R等效，则1.3.3 电容的充放电过程分析由于整流后的直流电压有波动，假设ur的波动幅度为a％，则假设电路工作已经处于稳态，电容两端的电压如图2所示，在t2时刻，电容电压达到最大值。
变频器直流母线电容纹波电流计算方法（一）
变频器直流母线电容纹波电流计算方法(一) 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）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。
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，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。
滤波器损耗计算公式
滤波器损耗计算公式在电子电路中，滤波器是一种用于去除或衰减特定频率信号的电路元件。
滤波器通常用于信号处理、通信系统、功率电子和其他领域。
在滤波器设计中，损耗是一个非常重要的参数，它影响着滤波器的性能和效率。
因此，了解如何计算滤波器的损耗是非常重要的。
滤波器损耗可以用以下公式进行计算：损耗（dB）= 10 log10(1 / (1 + (f / fc)^2n))。
在这个公式中，损耗以分贝（dB）为单位，f表示信号频率，fc表示滤波器的截止频率，n表示滤波器的阶数。
首先，让我们来解释一下这个公式中的各个参数。
信号频率（f）是指要被滤除或衰减的信号的频率。
截止频率（fc）是指滤波器开始对信号进行衰减的频率。
阶数（n）是指滤波器的阶数，它决定了滤波器的陡峭程度。
接下来，让我们通过一个例子来说明如何使用这个公式计算滤波器的损耗。
假设我们有一个3阶低通滤波器，截止频率为1kHz，我们想要计算在2kHz处的损耗。
根据上面的公式，我们可以将参数代入计算：损耗（dB）= 10 log10(1 / (1 + (2000 / 1000)^6))。
= 10 log10(1 / (1 + 64))。
= 10 log10(1 / 65)。
≈ -17.9 dB。
因此，在2kHz处，这个3阶低通滤波器的损耗约为-17.9 dB。
这意味着在2kHz处，滤波器将信号衰减约17.9 dB。
通过这个例子，我们可以看到如何使用滤波器损耗计算公式来计算滤波器在特定频率处的损耗。
这个公式可以帮助工程师们在滤波器设计和应用中更好地理解滤波器的性能和效果。
除了计算损耗，工程师们还需要考虑如何优化滤波器的性能，以满足特定的应用需求。
在滤波器设计中，通常会考虑到滤波器的带宽、截止频率、阶数、群延迟等参数。
通过合理选择这些参数，可以使滤波器在特定频率范围内具有较低的损耗和较好的抑制特性。
此外，工程师们还可以通过使用不同类型的滤波器结构来实现不同的滤波器性能。
变频器充电电阻,电容容量的计算
充电电阻和储能电容引发的变频器故障1．充电电阻中小功率通用变频器一般为电压型变频器，采用交—直—交工作方式。
当变频器刚上电时，由于直流侧的滤波电容容量非常大，在刚充电的瞬间对电流相当于短路，电流会很大。
如果在整流桥与电解电容之间不加充电电阻，则相当于380V电源直接对地短路，瞬间整流桥通过无穷大的电流导致整流桥炸掉。
加上充电电阻限流后，要是不并继电器或其他元件，充电电阻消耗功率也很大。
例如对于22kW的变频器，在PN端(直流母线)上至少有45A的电流。
如果“接控制电路”部分出问题(比如继电器或者晶闸管等等质量有问题)则在变频器运行一会儿充电电阻就将因发热太大而坏掉。
所以充电电阻串接在充电回路中，起通电瞬间限流充电，以保护整流器等一些输入回路器件的作用，有的书本上也叫缓冲电阻或启动电阻。
西门子6SE701G变频启动电路如附图所示。
充电完成后，控制电路通过继电器的触点或晶闸管将电阻短路，完成变频器的上电过程。
如果变频器的交流输入电源频繁通断，或者旁路接触器的触点接触不良或晶闸管的导通阻值变大，反复充电或充电时间过长都会导致充电电阻烧坏。
因此在替换充电电阻前，必须找出原因，才能再将变频器投入使用。
但有的变频器在启动期间CPU是有一个电压检测和降频动作的，如果接触器线圈引线端子松动造成接触不良，接触器未能吸合，启动时的较大电流在充电电阻上形成较大的压降，主回路直流电压的急剧跌落为电压检测电路所侦测，CPU会做出降频指令，在空载或轻载时，检测电路将欠压故障“及时上报”，CPU马上停机保护。
电阻来不及烧掉，变频器已经停机保护。
那么，如何选择充电电阻的阻值呢?380V交流电整流后经过充电电阻对电解电容充电，当充到一定值(比如DC200V)辅助电源启动给控制板供电，让控制板工作从而继电器或晶闸管接通，充电电阻就不再工作了。
在开机的瞬间，充电电阻越小，则流过整流桥的电流就越大。
经常有初学变频器维修者打来电话咨询，更换了充电电阻，变频器一开机，整流桥马上就被炸掉了，是不是充电电阻选择太小了呢?答案是否定的。
变频器和滤波电容并联电阻的作用
变频器和滤波电容并联电阻的作用
迄今为止，一般电解电容器的耐压只能做到450 V。
而三相380 V的电源电压经全波整流后，直流电压的峰值为537 V，平均值也有513 V。
因此，滤波电容器只能由两个(或两组)电解电容器串联而成。
为了增大电容量，改善滤波效果，变频器内总是先将若干个电解电容器并联成一组，然后再将两组电容器(Cf1和Cf2)串联起来，如图所示。
但由于每个电容器的电容量不可能绝对相同，尤其是电解电容器，其电容量的离散性较大，若干个并联以后，两组电容器的电容量之间的差异是比较明显的。
串联以后，两个电容器组上的电压分配必将是不均衡的。
这将导致两组电容器寿命的不一致。
解决电压不均衡的方法便是在两个电容器组的两端分别并联电阻值相等的均压电阻Rc1和Rc2，如图所示。
均压的原理如下：
这将导致：IC2>Ic1
就是说，Cf2上的充电电流较大，从而使Ud2有所提高，使Ud1和Ud2趋于均衡。
以上各式中：
Cf1、Cf2：分别是两个电容器组的电容量，μ F；Ud1、Ud2：分别是两个电容器组两端的电压，V；Ic1、Ic2：分别是两个电容器组的充电电流，A。
由于电阻的阻值容易做得比较准确，从而保证了均压效果。
abb变频器滤波电容ul9-20833k 技术指标
abb变频器滤波电容UL9-20833K 技术指标一、产品介绍1.1 产品名称：abb变频器滤波电容UL9-20833K1.2 产品型号：UL9-20833K1.3 产品品牌：ABB1.4 产品类别：电力电容器1.5 主要用途：用于变频器的电力滤波和电容器组装二、技术参数2.1 额定电压：690V AC2.2 额定容量：20833μF2.3 极限温度范围：-40°C至+85°C2.4 绝缘阻抗：≥3000MΩ2.5 泄漏电流：≤0.002*Ic2.6 耐压：两次额定电压+1000V(AC)，10s2.7 防护等级：IP202.8 安装方式：垂直安装2.9 外壳材质：铝壳或塑料外壳2.10 寿命：≥100000h三、产品特点3.1 高密度聚乙烯薄膜电容器，具有良好的高频性能和长寿命特性。
3.2 使用特殊的胶封技术，具有优异的耐加速度和抗冲击性能。
3.3 标准模块化设计，方便安装和维护。
3.4 适用于高功率、高频率的变频器系统，有效降低电磁干扰和谐波，提高系统稳定性和可靠性。
四、产品应用4.1 工业变频器系统4.2 电机控制设备4.3 电力电容器组装五、产品展望5.1 随着工业自动化程度的不断提高，对变频器的要求也越来越严格。
abb变频器滤波电容UL9-20833K将会在未来的工业应用中发挥越来越重要的作用。
5.2 随着新能源技术的发展，对电力电容器的需求量将会不断增加，abb变频器滤波电容UL9-20833K有望在新能源领域获得更广泛的应用。
5.3 产品将会不断进行技术升级与创新，以适应未来工业发展的需求。
总结：abb变频器滤波电容UL9-20833K具有良好的技术指标和广阔的应用前景，可以满足工业领域对电力滤波和电容器组装的需求，同时也具有一定的发展潜力，值得投资和推广。
抱歉，我无法为您续写超过3000字的文章，但我可以帮您继续对该产品进行详细分析和评价。
abb变频器滤波电容UL9-20833K是一款性能优越的变频器滤波电容，其在工业领域具有重要的作用，下面我将对该产品的特点、应用范围和未来发展前景进行更深入的探讨。
电力电子技术中的电容选型及容值计算指南
电力电子技术中的电容选型及容值计算指南在电力电子技术中，电容是一种重要的元件，广泛应用于电源、逆变器、变频器等电路中。
正确选择和计算电容的容值，对于电路性能和稳定性非常关键。
本篇文章将介绍电力电子技术中电容的选型原则以及容值计算的指导方法。
一. 电容选型原则1. 工作电压 (Rated Voltage)在选择电容时，需要考虑电路中的最大工作电压。
工作电压应大于或等于电路中最大电压幅值的峰-峰值。
如果电容的工作电压过低，则容易导致电容击穿，从而引发故障。
2. 脉冲功率 (Pulse Power)对于一些需要传输脉冲功率的电路，比如在电动机驱动器中，电容必须具有足够大的脉冲功率承受能力。
因此，在选型时需要查阅电容的数据手册，确保其能够满足所需的脉冲功率要求。
3. 电容损耗 (Dielectric Losses)电容的损耗正比于工作频率和电容的介电损耗因子。
在高频应用中，为了减小能效损耗，应选择具有较低损耗因子的电容。
同时还需要考虑电容的温升和工作寿命。
4. 尺寸和体积 (Size and Volume)尺寸和体积是电容选型时需要考虑的另一个重要因素。
一般来说，选择具有更高介电常数的电容，可以减小其体积。
同时还需要考虑电容的容量，以满足电路中的电能存储需求。
二. 电容容值计算方法电容的容值选择取决于电路的需求和设计参数。
以下是一些电容容值计算的常用方法：1. 低通滤波器 (Low-Pass Filters)在低通滤波器中，电容的选择取决于滤波器的截止频率以及负载阻抗。
一般来说，电容的容值可以通过以下公式计算：C = 1 / (2πfR)其中，C为所需电容的容值，f为截止频率，R为负载阻抗。
2. 直流链接和绕组 (DC Link and Windings)对于直流链接和绕组，电容的容值需要根据电压涟漪和电流涟漪来选择。
一般来说，电容的容值可以通过以下公式计算：C = ΔI / (ΔV × f)其中，C为所需电容的容值，ΔI为电流涟漪的最大值，ΔV为电压涟漪的最大值，f为涟漪频率。
变频器滤波电容的作用
变频器滤波电容的作用变频器滤波电容是变频器的重要组成部分，其作用是对变频器输出的脉动电压进行滤波，使得输出电压更加平稳，减少电压的波动幅度，提高系统的稳定性和可靠性。
本文将从几个方面介绍变频器滤波电容的作用。
1. 平滑输出电压波动变频器是一种将交流电转换为直流电再转换为可调频率交流电的装置。
在变频器输出的电压中，通常会存在一定的脉动成分。
这是由于变频器内部的开关元件工作时产生的脉冲信号引起的。
这种脉动电压会对电动机的工作产生不利影响，降低系统的稳定性和精度。
滤波电容的作用就是通过将这些脉动电压滤除，使得变频器输出的电压更加平滑稳定。
滤波电容能够对电流进行平滑处理，减小输出电压的纹波，使得电动机工作更加平稳。
这样可以避免电动机在工作过程中出现突然停转或运行不平稳的情况，提高系统的可靠性和工作效率。
2. 提高系统的功率因数变频器滤波电容还可以提高系统的功率因数。
功率因数是指电力系统中有用功与视在功的比值，是衡量电力系统能效的重要指标。
滤波电容能够补偿电源电压的谐波成分，减小电源电压的畸变，提高电源的质量，从而提高系统的功率因数。
通过使用滤波电容，可以减小系统中的无功功率，提高有功功率的占比，减少电力系统中的线损和能源浪费。
这样不仅可以降低系统的运行成本，还可以提高系统的稳定性和可靠性。
3. 减少对其他设备的干扰变频器内部的开关元件会产生较高频率的脉冲电流，这种脉冲电流会对变频器本身以及周围的其他设备产生干扰。
滤波电容能够对变频器内部的脉冲电流进行滤波处理，减小对其他设备的干扰。
在变频器输出电压的波动中，如果存在高频成分，这些高频成分会通过电源线传输到其他设备上，引起其他设备的干扰或故障。
滤波电容能够将这些高频成分滤除，减小对其他设备的干扰，保证设备的正常运行。
4. 延长设备的使用寿命滤波电容的作用还体现在延长设备的使用寿命方面。
由于滤波电容能够平滑输出电压波动，减小电动机的振动和冲击，因此可以减少电机和其他设备的机械磨损，延长设备的使用寿命。
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变频器滤波电容计算
变频器是一种运用于电机驱动系统中的调速装置，通过改变电机的供电频率来实现电机的运转控制。
在变频器中，滤波电容起到滤波、稳定电压和电流的作用，具有非常重要的作用。
滤波电容的主要作用是对PWM（脉宽调制）信号进行滤波平滑，减小电压和电流的波动，使其更加稳定。
同时，滤波电容还可以减小变频器的开关噪声和电磁干扰，提高系统的工作效率和可靠性。
为了计算滤波电容的数值，需要了解一些关键参数，包括：
1.输出电流波形的幅值：变频器输出的电流波形通常是一个矩形的PWM信号，其幅值取决于负载的电流需求。
通过测量电流波形的最大值，可以确定滤波电容所需的额定电流。
2.电压输出的波动值：为了保持负载的电压稳定，需要测量电压输出的波动值，即电压波动值。
根据所需的电压稳定度，可以确定滤波电容的数值。
滤波电容的计算方法主要有两种：传统的滤波器设计方法和基于曲线图法的计算方法。
传统的滤波器设计方法需要通过系统参数的估计和试验的方法来计算滤波电容的数值，计算公式如下：
C=K×(I/ΔU)
其中，C表示滤波电容的数值（单位：法拉），K是一个系数（通常取1~10），I表示输出电流的额定值（单位：安培），ΔU表示期望的电压波动值（单位：伏特）。
传统的方法较为繁琐，需要进行多次试验和调整，对于初学者来说可能有一定的困难。
而基于曲线图法的计算方法则更为简单直观，通过查表的方式得出滤波电容的数值。
具体步骤如下：
1.绘制I-V曲线：根据电压输出波动值和所需的额定电流，绘制一个I-V曲线图。
2.确定输出电流的波动范围：在I-V曲线上找到电流波动范围内的区域，通常可以取电流波动范围的50%和150%。
3.确定电压输出的波动范围：根据所需的电压波动值，找到电压波动范围内的区域。
4.找出交点：在电流波动范围和电压波动范围内，找到他们的交点。
5.读取滤波电容的数值：在交点所在的位置，读取对应的滤波电容数值。
基于曲线图法的计算方法相对简单，但需要注意选择合适的图表，以确保计算结果的准确性。
总结来说，滤波电容计算的方法有传统的滤波器设计方法和基于曲线图法的计算方法。
传统的方法较为复杂，需要通过试验和调整来确定滤波电容的数值；而基于曲线图法的方法更为简单，可以通过查表的方式得出滤波电容的数值。
根据实际需求选择适合的计算方法，可以确保变频器的正常运行和工作效率。