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1、电力电子装置滤波电容容量的设计方法第39卷第1期20o5年2月电力电子技术PowerElectronicsVo1.39,No.1February,2005电力电子装置滤波电容容量的设计方法张舟云,王晓东,徐国卿,沈祥林(同济大学,上海200331)摘要:由于工作在高频电力电子装置中的滤波电容等效容量会随着工作频率的增加而减小,而由滤波电容的等效电阻和纹波电流产生的发热量会随之增加.因此,合理选择高频电力电子装置的滤波电容容量是电力电子装置设计的一个必要环节.提出了根据纹波电流大小设计电力电子装置的滤波电容容量的一般方法.针对滤波电容中纹波电流与开关频
2、率的关系,纹波电流与电容发热量的关系以及纹波电流对电容器寿命的影响.给出了详细的计算公式.这种滤波电容容量的选择方法对于通用变频器,大功率开关电源等应用场合具有～定的实用参考价值.关键词:滤波电容器/纹波电流;发热;寿命;电力电子装置中图分类号:TN713文献标识码:A文章编号:1000一loox(2oo5)01—0070—03DesignOfFilterCapacitanceusedinPowerElectronicSystemZHANGZhou—yun,WANGXiao—dong,XUGuo—qing,SHENXiang—Iin(rongiUni
3、versity,Shanghai20033l,China)Abstract:Thefiltercapacitorsplacedinpowerelectronicarrangementneedworkingathighfrequency.Duetoworkingathignfrequency,theequivalentcapacityofthefiltercapacitorsreducesastheswitchingfrequencyincreasing,meanwhiletheheatradiationcausedbytheequalityresis
4、tanceandtheripplecurrentincreases.Thus,howtoselectthecapacityofthefiltercapacitorsisoneofthenecessaryprocessfordesigningpowerandelectricdevice.Thispaperpresentsausualdesignmethodoffiltercapacitorsaccordingtotheripplecurrent,andgivesspecialcalculatingformulasinviewoftheinfluence
5、sofripplecurrentonswitchingfrequence,heatradiationandlife—spanoffiltercapacitors.Thedesignmethodoffiltercapacitorsisreferentialtothesalnethingintheuniversalinverterandhighpowerswitchpowersupply.Keywords:filtercapacitor
6、ripplecurrent;heatradiation;life—span;powerelectronicsystem
7、1引言随着电力电子器件和微电子技术的迅速发展,以电力电子器件为主开关器件的电力电子装置在电力传动,电源变换等领域的应用越来越广泛.滤波电容是电力电子装置功率回路中的一个极为重要的元件.整流电源运用滤波电容作为整流环节.电压控制型逆变器采用滤波电容作为滤波和储能环节,因而滤波电容容量的选择直接影响到整台电力电子装置的性能电力电子装置中的滤波电容通常采用电解电容.由于电解电容等效电感和等效电阻的存在,使得电解电容工作在高频状态下的等效容量迅速下降.严重时将影响电力电子装置的性能.同时,高频下电解电容的纹波电流在等效电阻作用下的发热和对电解电容寿命的影响变
8、得不容忽视.文中提出一种根据纹波电流等级来选择电解电容容量的方法,同时对如何计算其高频工况下的发热量和纹波电流对电解电容寿命的影响作了详细分析,对于电力电子装置的设计和应用具有工程参考价值.定稿日期:2004-06—08作者简介:张舟云(1977一),男,江西进贤人,博士研究生,研究方向为电力电子与电力传动.702电解电容的等效电路和等效容量2.1电解电容的等效电路分析电解电容器的实际等效电路和计算等效电路【I'21分别如图la,1b所示.为计算方便,将图la中电解电容实际等效电路等效为图1b中的计算等效电路.RESRLESL._=卜卜_,n—r,_
9、_.(a)实际等效电路(b)计算等效电路图l电解电容器实际等效电路和计算等效电路图中尺.——电解电容电极和正
