Wie kann ich den Zwischenkreiskondensator eines 3-Phasen-Wechselrichters dimensionieren?

Wenn der Wechselrichter eine induktive Last versorgen muss, muss der Zwischenkreiskondensator so dimensioniert werden, dass er die Blindkomponente der Last tragen kann. Der Blindlaststrom erzeugt einen hohen Welligkeitsstrom im Zwischenkreiskondensator. Dies erfordert eine höhere Zwischenkreiskapazität als zum Glätten der Brummspannung des Gleichrichters erforderlich wäre. Suchen Sie nach Papieren oder einem Text zum Design von PWM-Antrieben mit variabler Frequenz (VFD).

Das folgende Diagramm zeigt den grundlegenden Stromkreis für einen Gleichrichter-Wechselrichter oder einen AC-zu-AC-Wandler mit einem DC-Zwischenkreis. Die Last wird wie bei einem VFD als einzelner Motor angezeigt, wahrscheinlich die häufigste Verwendung dieser Schaltung.

Bei einer induktiven Last eilt der Laststrom der Wechselrichter-Ausgangsspannung nach. Dadurch fließt während eines Teils jedes Zyklus Strom durch die antiparallelen Dioden zurück zum DC-Zwischenkreis. Die Last des Wechselrichters besteht aus Wirkleistung, die größtenteils in mechanische Ausgangsleistung umgewandelt wird, und Blindleistung in Voltampere, die zur Aufrechterhaltung der Magnetfelder erforderlich ist. Die Wirkleistung ergibt sich am DC-Eingang I(InvDC) als durchschnittlicher DC-Strom multipliziert mit der durchschnittlichen DC-Spannung. Die reaktiven Voltampere werden am selben Punkt wie eine Welligkeitsstromkomponente gesehen. Da Blindenergie den Gleichrichter nicht passieren kann, wird sie als Rippelstrom im Zwischenkreiskondensator gesehen. Der DC-Link-Kondensator muss tatsächlich als Leistungsfaktor-Korrekturkondensator für den Motor wirken.

Zwischenkreiskondensator zur DC-Filterung und Energiepufferung. Zielt auf leistungselektronische Geräte für erneuerbare Energiesysteme, Batterieladesysteme, Motorantriebe und Stromversorgungen ab. Quelle: Vishay .

Ich habe den Begriff noch nie gehört und musste mal nachschlagen. Ich nehme an, dass der Speicherkondensator am DC-Bus gemeint ist.

Wenn Ihr Wechselrichter eine dreiphasige Stromversorgung hat , benötigen Sie nicht viel Kapazität, da immer eine Phase "oben" ist.

Abbildung 1. Bei einer dreiphasigen Versorgung hat der Gleichstrom ohne Kondensatorglättung einen niedrigen Welligkeitswert.

Bei einer einphasigen Versorgung müssen wir die Spannungen hochhalten, wenn die momentane Wechselspannung während der Phasenumkehr abfällt. Die Berechnung des Kondensatorwertes sollte nicht anders sein als bei jedem anderen Netzteil.

Bestimmen Sie, welchen maximalen Spannungsabfall Ihr Wechselrichter bei maximalem Laststrom tolerieren kann.

Bei einer 50-Hz-Versorgung wird der Kondensator alle 10 ms aufgeladen. Zwischen den Ladeimpulsen ist der Spannungsabfall des Kondensators gegeben durch

Wo$\Delta V$ist der Spannungsabfall, I der Strom in Ampere, t die Zeit in Sekunden und C die Kapazität.

Beispiel: Zwischenkreis = 200 V, mindestens 180 V. Gleichstrom = 2 A.

Erklärung der Formel:

Die Ladung eines Kondensators ist gegeben durch$Q = CV$. Strom ist definiert als die Ladung, die einen Punkt pro Sekunde passiert -$I = \frac {dQ}{dt} = C \frac {dV}{dt}$. Wenn wir uns annähern und davon ausgehen, dass der Strom für den interessierenden Zeitraum linear ist (anstelle einer exponentiellen Verzögerung).$dV = I \frac {dt}{C}$.

Im Allgemeinen müssen die Kondensatoren groß genug sein, um die Spannungswelligkeit auf dem DC-Bus unter einem bestimmten Wert zu halten. Darüber hinaus kann es einige EMV-Bedenken bezüglich des Stroms (AC) geben. Die begrenzenden Faktoren sind hier Wärme (ESR-Verluste) und damit die Lebensdauer von Kondensatoren (kann aufgrund fehlender Herstellerdaten sehr schwer abzuschätzen sein).

Ein Hauptproblem ist, dass eine 1-phasige AC-Last eine oszillierende Leistung mit der 2-fachen Grundfrequenz zieht und diese von den Zwischenkreiskondensatoren geliefert werden muss, wenn Sie große Brummströme vermeiden wollen, während eine symmetrische 3-phasige AC-Last eine Konstante zieht Macht und so haben Sie nicht dieses Problem. Dies ist einer der Gründe, warum 3-phasige PV-Wechselrichter 1-phasigen vorgezogen werden. Der Welligkeitsstrom in der 3-Phase liegt bei der PWM-Schaltfrequenz, da der Zwischenkreis während der Transistor-Einschaltzeit bei jedem Schaltzustand des Wechselrichters den Motorstrom liefern muss, und dies ein Rechteckstrom ist, der bei max % Auslastungsgrad.

Spaß haben.