【FOLLON富隆】浅谈滤波应用的电容容量的计算方法

日期:2024-03-06 | 人气:639

当电机驱动器设计为使用AC交流电供电时,所设计的电路需先对AC电源整流、再滤波,从而产生直流电源,供电机驱动电路使用。

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:

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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:

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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;

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R为等效负载电阻;

C为滤波电容容量。

下图为电路示意图:

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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 微信图片_20240306112820.png

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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:

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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:

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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

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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:

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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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