變頻器輸出電抗器怎么選擇

變頻器輸出電抗器怎么選擇變頻器的輸出是經(jīng)PWM調(diào)制的電壓波，調(diào)制波形如圖1所示，由于電動(dòng)機(jī)繞組的電感性質(zhì)能使電流連續(xù)，因此電流基本上是正弦形的，脈沖寬度調(diào)制(PWM)有著陡峭的電壓上升和下降的前后沿，即du/dt很大，使得輸出引線向外放射含量極大的電磁干擾，并且在引出線對(duì)地、電動(dòng)機(jī)繞組匝間、繞組對(duì)地間都產(chǎn)生很大的脈沖電流。

圖1調(diào)制波形

為了減輕變頻器輸出du/dt對(duì)外界的干擾，降低輸出波形畸變，達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，削減對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組的電壓沖擊造成絕緣損壞，降低電動(dòng)機(jī)的溫升和噪聲，避開在變頻器輸出功率管上因du/dt和流過過大的脈沖沖擊電流使功率管損壞，以及降低負(fù)載短路造成對(duì)變頻器的損傷，有必要在變頻器輸出端增設(shè)溝通電抗器。

值得指出的是脈沖電壓通過較長(zhǎng)的輸電線時(shí)，由于長(zhǎng)線上波的反射疊加使得在長(zhǎng)線（即變頻器輸出導(dǎo)線）超過臨界長(zhǎng)度后，電壓有可能達(dá)到直流母線（變頻器內(nèi)直流母線）電壓的2倍。因此，變頻器輸出線長(zhǎng)度受到了限制，為解除這種限制，必需接入輸出側(cè)溝通電抗器。接入后，送到電動(dòng)機(jī)等負(fù)載上的波形接近正弦電壓波形。

當(dāng)變頻器和電動(dòng)機(jī)之間的接線超長(zhǎng)時(shí)，隨著變頻器輸出電纜的長(zhǎng)度增加，其分布電容明顯增大，從而造成變頻器逆變輸出的容性尖峰電流過大引起變頻器愛護(hù)動(dòng)作，因此必需使用輸出電抗器或du/dt濾波器或正弦波濾波器等裝置對(duì)這種容性尖峰電流進(jìn)行限制。

輸出濾波電抗器用于補(bǔ)償在電動(dòng)機(jī)電纜長(zhǎng)距離敷設(shè)時(shí)引起的電路電容充電電流，也可抑制諧波。在多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)時(shí)，可接入一臺(tái)輸出濾波電抗器，總電纜長(zhǎng)度是每臺(tái)電動(dòng)機(jī)電纜長(zhǎng)度的總和。從理論上說，功率等級(jí)不同的變頻器所允許敷設(shè)的電動(dòng)機(jī)電纜長(zhǎng)度是不同的，并且不同生產(chǎn)廠商的變頻器所允許敷設(shè)的電動(dòng)機(jī)電纜長(zhǎng)度也是不同的。因此，變頻器至電動(dòng)機(jī)電纜在超過多長(zhǎng)距離時(shí)應(yīng)加裝輸出濾波電抗器，還應(yīng)參閱各變頻器生產(chǎn)廠商供應(yīng)的使用手冊(cè)。

輸出電抗器串聯(lián)在變頻器輸出側(cè)(U、V、W)和電動(dòng)機(jī)之間，限制電動(dòng)機(jī)連接電纜的容性充電電流和電動(dòng)機(jī)繞組的電壓上升率，減小變頻器功率元件動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的干擾和沖擊：在變頻器與負(fù)載電動(dòng)機(jī)之間連接電纜超過50m時(shí)應(yīng)配置輸出電抗器。在變頻器的輸出側(cè)使用溝通電抗器可平滑濾波，削減瞬變電壓du/dt的影響，并可得到以下的改善：

1)降低了電動(dòng)機(jī)的噪聲。

2)降低了輸出諧波造成的漏電流。

3)削減了電磁干擾。

4)愛護(hù)了變頻器內(nèi)部的功率開關(guān)器件。

5)延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)的絕緣壽命。

輸出電抗器有助于改善變頻器的過電流和過電壓，變頻器和電動(dòng)機(jī)之間采納長(zhǎng)電纜或向多電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，由于變頻器工作頻率高，連接電纜的等效電路成為一個(gè)大電容，從而引起下列問題：

1)電纜對(duì)地電容給變頻器額外增加了峰值電流。

2)由于高頻瞬變電壓，給電動(dòng)機(jī)絕緣額外增加了瞬態(tài)電壓峰值。

輸入電抗器LA1、輸出電抗器LA2和直流電抗器LDC在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的連接如圖2所示。輸出電抗器的主要作用是補(bǔ)償長(zhǎng)線分布電容的影響，并能抑制變頻器輸出的諧波，起到減小變頻器噪聲的作用。有些變頻器產(chǎn)品使用說明書中供應(yīng)了有輸出電抗器與無輸出電抗器時(shí)，連接電動(dòng)機(jī)的導(dǎo)線允許的最大長(zhǎng)度。

圖2三種電抗器在變頻調(diào)速系統(tǒng)中的連接

在實(shí)際使用中，只要負(fù)載是電感性的，電抗器采納1%阻抗或更低一些都是可行的，由于PWM調(diào)制頻率遠(yuǎn)高于基波頻率，因此輸出側(cè)溝通電抗器電感量可按下式計(jì)算：

(1)

例如：380V、90kW、50Hz、170A變頻器的輸出側(cè)溝通電抗器的計(jì)算如下：

選擇電感值在0.041mH左右，工作電流為170A的電抗器即可。輸出側(cè)溝通電抗器繞制在磁心上的導(dǎo)線頭尾的位置，關(guān)系到電感向外放射干擾能量的程度，變頻器輸出側(cè)溝通電抗器斷面結(jié)構(gòu)如圖3所示，繞組頭1在里層，尾2在外層，因此1接變頻器的輸出，2接負(fù)載電動(dòng)機(jī)較好，這樣，變頻器輸出端的強(qiáng)干擾被外層屏蔽，削減了干擾向外放射。

圖3輸出側(cè)溝通電抗器斷面結(jié)構(gòu)

輸出側(cè)溝通電抗器的抑制頻率若在較高頻率范圍，應(yīng)使用鐵氧