变频器中直流母线电容的纹波电流计算
24V1.25A纹波电流计算
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
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。
大功率三电平逆变器直流母线电容的纹波电流问题研究
图 1 理想 I 型三电平逆变器的电路结构图
由图 1 可得，直流母线电容纹波电流的有效值 [9] 为：
IC1,rms = I N
M 2
3 2π
+
23 π
−
9 8
Mcos2ϕ（1）其中，IN 为输出相电流峰值，M 为调制比，φ 为 输出功率因数角。式（1）为理想情况下的电容电流表
达式，其成立必须满足以下条件：①三相耦合度高，
Abstract：With the development of high-power switching devices，three-level inverters have been widely used in the field of power electronics. Capacitance ripple current is one of the important indexes to test the reliability of three-level inverters. In order to avoid the harm of capacitive overcurrent to the normal operation of the system，the ripple current of bus capacitor of high-power three-level inverters is studied. The resonance caused by parasitic parameters of the system is the internal cause of the ripple current of bus capacitor exceeding the standard，and the method of increasing the inductance between phases to suppress capacitive ripple is proposed. Finally，simulation and experiment verify the correctness and feasibility of the theory.
母线电容计算
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
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
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
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。
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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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