Расчет фильтра

Для расчета фильтра принимаем коэффициент сглаживания пульсаций S = (3 ÷ 12). Чем больше S, тем больше габариты фильтра, поэтому выбираем S = 3.

Коэффициент пульсации на входе фильтра:

(2.65)

Определяем произведение:

(2.66)

где f_S = 30 Гц – минимальная частота полупроводникового ПЧ;

L₀ – индуктивность дросселя для обеспечения коэффициента мощности на входе выпрямителя К_М ≈ 0,95, определяется из следующих условий:

(2.67)

Выбираем стандартное значение L₀ = 0,45 мГн

С₀ выбирается из двух условий:

· во-первых, из условия реализации LC-фильтра, как

(2.68)

· во-вторых, должна обеспечивать возврат реактивной энергии электро-двигателя в конденсатор через обратные диоды инвертора:

(2.69)

где I_SM – амплитудное значение тока в обмотке низшего напряжения транс-форматора, примерно равное максимальному значению тока через IGBT ключ инвертора (306,2А);

φ₁ – угол сдвига между первой гармоникой фазового напряжения и фазо-вого тока, примерно равный arccosφ_УЭЦН ≈ 28,36º (cosφ_УЭЦН = 0,88);

q₁ – коэффициент пульсации, определяемый из выражения:

(2.70)

f_SW – частота ШИМ, ранее принята 5000 Гц.

Определяем емкость конденсатора С₀₂, необходимого для реализации LC-фильтра:

Для практической реализации фильтра используем конденсаторы с наибольшим значением емкости С₀₁, С₀₂, т.е. конденсаторы с емкостью 1504 мкФ.

Амплитуда тока через конденсаторы фильтра на частоте пульсаций выпрямленного тока (1 ой гармонике):

В зависимости от величины емкости С₀₁ и амплитуды тока I_C0m форми-руем батарею конденсаторов емкостью не менее 1504 мкФ, допустимым по амплитуде током более 12,28 А и напряжением не менее (1,1…1,2)∙U_d, т.е. (1,1…1,2)∙513 ≥ 615,6 В. Запас по напряжению и току берется в зависимости от требуемого ресурса работы инвертора.

Из соображений приемлемой стоимости, удобства распределенного размещения электролитических конденсаторов в преобразователе частоты для уменьшения индуктивности монтажа, ремонтопригодности, доступности приобретения отдаем предпочтение батарее из “мелких” конденсаторов фирмы Siemens Matsushita Componens (10 конденсаторов по 680 мкФ/500 В, включенных по два последовательно для повышения рабочего напряжения – всего 5 таких пар емкости по 340 мкФ, которые включены параллельно для получения заданной емкости С₀ > C₀₁).

Возможно также применение в сглаживающем фильтре преобразовате-ля частоты для установки УЭЦН новых силовых компактных конденсаторов серии ЗСС НЗТМ фирмы EPCOS. Эти конденсаторы специально предназна-чены для монтажа непосредственно на выходные зажимы IGBT модулей. Специальный соединитель между IGBT и РСС НРТМ обеспечивает номинальную емкость и низкую индуктивность схемы. Основные параметры конденсаторов серии РСС НРТМ: номинальное напряжение 900…6000 В (выбираем напряжение 2000 В); номинальная емкость более 10000 мкФ; номинальный ток свыше 300 А; предельный импульсный ток до 200 кА; индуктивности 15… 40 нГн; гарантийный срок службы 15 лет; компактный

корпус из нержавеющей стали. За счет большой емкости конденсатора появ-ляется возможность упростить схему сглаживающего фильтра выпрямителя, исключив из нее индуктивность L₀ – элемент, имеющий значительные габа-риты и вес.

Дата добавления: 2015-08-27