基于電壓型變頻調速系統濾波參數的計算

式(7)和式(8)分別為電容兩端電壓和電容放電時電流的變化規律。
同理可求得電容兩端在充電過程中C兩端電壓的變化規律，在此略去。于是可得到uC(t)，iC(t)，i2(t)的波形圖如圖4所示。

3 濾波電容參數工程計算公式的推導
考慮式(8)對iC(t)從ti到ti+1。進行積分，可得到電容所充電荷的最大值。考慮最嚴重情況，電容存儲電荷的最大值為△QM，相應引起的電壓脈動最大值為△UP。于是把電壓脈動限制到某一定值，則要求：
CF=△QM／△UP (9)
式(9)即為六階梯波逆變器濾波電容參數的計算公式。對所研究的系統來說，逆變器為SPWM逆變器，它和六階梯波逆變器的差別就是開關的頻率不同，也即就是電容充放電的時間不同，而且通過逆變器輸出的是SPWM波形的交流電壓。
考慮到在1個充放電周期內，電容所充電荷等于放電電荷。設放電時間為T，則有：

又根據電容兩端電壓脈動系數(按照峰一峰值定義)

考慮到對中小功率電機來說，R較小，可以忽略。于是式(12)可簡化為：

式(13)表明：
(1)系統要求的電壓脈動越小，則所需濾波電容量越大；
(2)變頻調壓的頻率越高，則要求CF的容量可以減小；
(3)電機每相漏感L越大，則要求CF的容量可以減小。
綜上所述，濾波電容參數計算應考慮最嚴重情況為宜。其漏波電容的電壓額定值按Ucc≥1．5Ud選取即可。

4 結 語
上述設計思想在實驗室JR2-4S 3 kW異步電機變頻調速系統中進行了實驗。實驗電機的參數為：Ule=380 V，Ile=6．9 V，E2e=195 V，I2e=9．5 A，ne=1 400 rpm，λM=2。在要求電壓脈動系數K=0．02的情況下，理論計算參數CF=650μF，而系統實際參數CF=600μF，兩者基本吻合。實驗結果表明其設計思想基本正確。這里所推薦的工程計算公式可用于中小功率變頻調速系統濾波電容參數的計算。