電容的q值計算公式 電機控制器母線電容的設計選型

2021-10-17 07:22:49 字數 1406 閱讀 5689

在電機控制器中,電池包的直流電作為輸入電源,需要通過直流母線與電機控制器連線,該方式叫dc-link或者直流支撐,其中的電容我們稱之為母線電容或者支撐電容或者dc-link電容。由於電機控制器從電池包得到有效值或者峰值很高的脈衝電流的同時,會在直流支撐上產生很高的脈衝電壓使得電機控制器難以承受,所以需要選擇母線電容來連線。

母線電容由最開始的電解電容變遷到現在普遍使用的薄膜電容,但電解電容並沒有完全消失不用,在mos管作為功率器件的低速車或者物流車的控制器上仍然採用多個電解電容併聯使用。

薄膜電容

補充:電機控制母線電壓除了正常的紋波電壓的波動,還包括mos管或者igbt動作時電流激烈的變化產生尖峰電壓和電機反轉時的反電動勢,薄膜電容在使用中允許有1.2倍額定電壓值的脈衝,理論上可以選擇額定電壓較低的薄膜電容。

如現在的320v的電機控制器系統一般選用500vdc的薄膜電容,540v的電機控制器系統選用900v或者1000v的薄膜電容。

在電機控制器的應用中,母線電容是以mos管或者igbt的載波頻率來完成充放電,在乙個pwm週期內,mos管或者igbt導通時由電池組和電容器同時為電機提供能量,mos管或者igbt關斷時,電池組向母線電容充電。

我們假設電機控制器的最大輸出功率為p,電機控制器的的電路為典型的三相全橋拓撲結構。

在乙個開關週期內,母線所提供的能量約為:

其中:f:mos管或者igbt的開關頻率。

母線電容乙個開關週期內釋放的能量為:

其中:u:直流母線電壓;δu:母線紋波電壓;

在極端情況下:q=w,進一步計算可得:

一般的,直流母線電壓的脈動率為5%,

即紋波電壓值:δu=u·2.5%

綜上可得:

cmax值是建立在最極端的情況下,實際應用中,一般認為mos管或者igbt開關導通的時候,母線電容提供w/2的能量,即q=w/2

結合前面的計算公式可得:

cmin的值或者小於cmin,我們在實際應用中可以根據自己不同的成本和體積綜合考慮。

紋波電流是指流經母線電容的交流分量,電機控制器的輸出電流為三相正弦基波電流與高頻諧波電流的疊加,兩者均會在直流母線側產生相應的紋波電流。

紋波電流計算公式為:

其中:

m為調製比

i0為相電流峰值

cosψ為功率因數

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