KA_IX

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电路中滤波电容的选型

2019-12-27 13:43:17 显示全部楼层
电路中滤波电容的选型需要考虑几个方面:电容耐压、工作温度、容量等。
输入滤波电容容量的选择和驱动器的驱动电压、最大功率有直接关系,需要作一些计算得到,如果此电容容量过少,驱动器表现为驱动力不足;而容量过大,则增加制造成本。
工程应用中,有这样的一个经验法则:滤波电容容量数值等于驱动功率数值。但需要注意,这只是针对单相220V交流电全波整流的驱动应用,不能断章取义。
下面通过简单的计算推导,介绍容量计算的过程,只作为参考。
首先,从电容、电阻的RC时间常数τ说起:
τ越大,则R两端的电压越平稳,对于脉动电源,则其纹波电压越少。在工程上,当RC时间常数满足以下条件时,可以满足纹波要求:
T为脉动电源的周期,对于50Hz市电经全波整流后的周期T为:10mS。
故由上两式可以得;
R为等效负载电阻;
C为滤波电容容量。
下图为电路示意图:
所以,只要得到电机驱动器的等效负载电阻,即可算出滤波电容所需的容量大小。
U为电机驱动器输入电压,单位为(V);
P为电机驱动器功率,单位为(W);
RL为电机驱动器等效负载电阻,单位为Ω。
结合以上各式:
用频率f替代周期T,可得到滤波电容容量的计算公式如下:
P为电机驱动器额定输出功率,单位为(W),如P=750W;
U为电机驱动器额定输入交流电压有效值,单位为(V),如国内市电U=220V(AC);
f为经过整流后脉动电源的频率,单位为(Hz),如单相电经全波整流后,f=100Hz;
C为驱动器输入滤波电容容量,单位为(F)。
举例
假设我们设计的驱动器使用市电单相电供电,且电路设计为全波整流,可得:
U=220V;
f=100Hz
代入计算公式:得
故输入滤波电容容量数值大小(单位uF)约等于驱动器的额定功率数值大小(单位W)。
即如果驱动器要求的功率为2.2KW,则滤波电容容量取值为2200uF。
同样地,如果驱动器输入电压为110VAC,则滤波电容容量C应为:
即如果你的驱动器要求的功率为300W,则滤波电容容量取值为1200uF。
三相电
因为单相电经全波整流后的电源脉动频率为100Hz;而三相电经全波整流后,其脉动频率为300Hz。所以,使用三相电源供电时,驱动器的输入滤波电容容量可以比单相电时减少三倍,故中、大功率电机驱动器使用三相电供电,可以减少输入滤波电容的容量,从而可以减小电容的体积,节约空间。
电网波动
通常地,设计希望电机驱动器可以在电网电压的一定波动范围内(如±15%)正常工作,且能全功率输出。这时计算滤波电容容量时,电压则不是额定电压,而是驱动器工作的最低电压。
如(220V±15%)的驱动器,计算时用220V,而是(1+15%)*220V,为187V。
另外,为了使你设计的驱动器能够在电网电压波动内可靠工作,除了计算容量,还要考虑电容的耐压值。

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