電抗器在變頻器系統中的應用

紹了交流進線電抗器、直流電抗器和交流輸出電抗器在變頻器系統中的作用，并概述了交流電抗器的設計和試驗方法。希望通過本文的講述能給大家一些幫助。

一、與變頻器配套用的電抗器有 3 種：

1、進線電抗器 LA1又稱電源協調電抗器，它能夠限制電網電壓突變 和操作過電壓引起的電流沖擊，有效地保護變頻器和改善其功率因數。 接入與未接入進線電抗器時，變頻器輸入電網的諧波電流的情況，示于圖 1。從圖 1 可以看出接入電抗器后能有效地抑制諧波電波 

2、直流電抗器 LDC直流電抗器接在變頻系統的直流整流環節與逆變環節之間 ， LDC能使逆變環節運行更穩定，及改善變頻器的功率因數。

3、輸出電抗器 LA2接在變頻器輸出端與負載（電機）之間，起到抑制變頻器噪聲的作用 。

三種電抗器在變頻器中的連接如圖 2 所示

二、需要安裝進線電抗器的場合

進線電抗器既能阻止來自電網的干擾，又能減少整流單元產生的諧波電流對電網的污染，當電源容量很大時，更要防止各種過電壓引起的電流沖擊，因為它們對變頻器內整流二極管和濾波電容器都是有害的。因此接入進線電抗器，對改善變頻器的運行狀況是有好處的。根據運行經驗，在下列場合一定要安裝進線電抗器，才能保證變頻器可靠的運行 。

1、電源容量為 600kVA 及以上，且變頻器安裝位置離大容量電源在 10m 以內，如圖3 所示：

2、三相電源電壓不平衡率大于 3%。電源電壓不平衡率 K 按式（1）計算 ：

其它晶閘管變流器與變頻器共用同一進線電源，或進線電源端接有通過開關切換以調整功率因數的電容器裝置 。

三、進線電抗器容量的選擇

進線電抗器的容量可按預期在電抗器每相繞組上的壓降來決定。一般選擇壓降為網側相電壓的 2%～4%，也可按表 1 的數據選取 。

電感量 L 的計算公式如式（2）所示：

式中： Uv交流輸入相電壓有效值（V） ；△UL——電抗器額定電壓降（V） ； In——電抗器額定電流（A） ； f——電網頻率（Hz）

進線電抗器壓降不宜取得過大，壓降過大會影響電機轉矩。一般情況下選取進線電壓的4%（8.8V）已足夠，在較大容量的變頻器中如 75kW 以上可選用 10V 壓降 。

四、直流電抗器和輸出電抗器的作 用

在有直流環節的變頻系統中， 在整流器后接入直流電抗器可以有效地改善功率因數，配合得當可以將功率因數提高到 0.95，另外，直流電抗器能使逆變器運行穩定，并能限制短路電流，所以很多廠家生產的 55kW 以上的變頻器都隨機供應直流電抗器 。輸出電抗器的主要作用是補償長線分布電容的影響，并能抑制變頻器輸出的諧波，起到減小變頻器噪聲的作用。有些廠家還提供有輸出電抗器與無輸出電抗器時，連接電機的導線允許的最大長度，表 2 是西門子公司提供的數據。

五、三相交流進線電抗器的設計計 算

當選定了電抗器的額定電壓降=△UL，再計算出電抗器的額定工作電流 In以后，就可

以計 算電抗器的感抗 XL。電抗器的感抗 XL由式（3）求得：

有了以上數據便可以對電抗器進行結構設計。

電抗器鐵芯截面積 S 與電抗器壓降△UL的關系，如式（4）所示 ：

式中：△UL——單位 V； f——電源頻率（Hz） ； B——磁通密度（T）； N——電抗

器的線圈圈數 ； Ks——鐵芯迭片系數取 Ks=0.93。

電抗器鐵芯窗口面積 A 與電流 In 及線圈圈數 N 的關系如式(5)所示 ：

式中： j——電流密度，根據容量大小可按 2～2.5A/mm2選取 ； KA——窗口 填充系數，約為 0.4～0.5

鐵芯截面積與窗口面積的乘積關系如式（6）所示：

由式(6)可知，根據電抗器的容量 UI（=△ULIn）值，選用適當的鐵芯使截面積 SA 的積能符合式（6）的關系 。假設選用 B=0.6T， j=200A/cm2， Ks=0.93， KA=0.45，設 A=1.5S，則電抗器鐵芯截面與容量的關系為 ：

為了使進線電抗器有較好的線性度，在鐵芯中應有適當的氣隙。調整氣隙，可以改變電感量。氣隙大小可先選定在 2～5mm 內，通過實測電感值進行調整 。