1.支撑电容器的主要技术参数
支撑电容器的选型首先应确定电容器的种类,牵引变流器一般选择金属化薄膜电容器,因此仅按该方案进行考虑;然后根据具体的应用条件计算、仿真或凭经验确定电容器的各项主要技术参数;再根据技术参数去选购或定制合适的产品。
支撑电容器的主要技术参数包括直流额定电压UDC、额定电流IN(有效值,连续)、电容值、等效串联电感值、耐压、损耗角、工作温度,其定义与解释参见机车车辆设备电力电容器标准。
支撑电容器的工作电压为变流器直流电路的工作电压,因此设计选型时额定工作电压一般选直流回路的最高工作电压即可;耐压与工作温度可由牵引变流器系统应用条件确定;电感值与损耗角由电容器本身的结构决定,设计选型时只需确定该两项参数能满足使用要求即可。因此,对支撑电容器的选型而言,重点是确定支撑电容器的额定工作电流与电容值。
2.支撑电容器的选取方法
1)首先,从理论上计算在未考虑网侧阻抗情况下,允许直流母线电压波动范围内支撑电容器的容值大小,计算过程如下:
①计算相位角δ为
sinδ=l-x
式中,x为直流母线电压波动与最大值之比;δ为相位角。
②计算出导电角θ大小,可利用公式(www.daowen.com)
③然后计算出电容值C的大小,可利用公式
tan(δ+θ)=-RωC (5-33)
式中,R为等效的直流环节负载电阻。
2)搭建系统主回路仿真模型,该模型应包括网侧变压器(以及进线电抗器或滤波器)及负载。
3)用第1)条计算出来的电容值作为初始值进行仿真,仿真过程可适当调整电容值大小,得到电压波动、容值和电容电流大小的系列表格。
4)以此表格作为电容器选取的依据。在电压波动允许的范围内选取电容值,然后查电容器的数据手册得到该电容器允许的纹波电流要大于第3)条表格中的值。
5)根据电容器数据手册的参数,计算每个电容器的损耗为
式中,Imax为由仿真模型所得到的电容器电流的最大值;ESR为电容器等效串联电阻;n为并联的电容器数量。
6)根据损耗设计电容器的散热方案。
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