直流电抗器又称为平波电抗器,使用直流电抗器的主要目的是降低谐波干扰。由于在达到同样降低谐波水平时,采用直流电抗器比采用交流电抗器成本更低而损失的压降也较小。故越来越多的变频器通过内置直流电抗器,来实现日益受到重视的降低谐波的要求。
但在起重行业,由于不可省去交流电抗器,而交流电抗器的降谐波效果与直流电抗基本相同。同时使用交直流电抗器固然可以更好的降低谐波干扰,但也加大了电动机侧的电压损失(交直流电抗器上都存在1%~3%的压降)。因此,笔者推荐以交流电抗器代替直流电抗器。
流平波电抗器用于整流电路输出侧的滤波电路,因为通有直流电流成分,铁芯磁通工作在第一象限而出现偏磁。为了增大电感量,防止磁通饱和,直流平波电抗器都采用切开铁芯,并加有空气隙,使其磁滞回线横向加长,这在道理上有点像单端反激变压器的情况。这样在通有同样大小的电流时,B小,不易饱和。
切开铁芯电抗器的结构设计,要考虑四个方面的因素:
1)流过电抗器的电流的直流成分I,也就是电感电流iL的平均值,它决定了绕组导线的截面积,也决定了绕组的发热。
2)交流电流成分的峰一峰值,用△Ipp表示,或简写成△I,它是由电感电流的连续性要求决定的。一般地,在不影响输出电压纹波的情况下,整流滤波电路输出的最小负载电流ILmin的两倍,就是所要求的滤波电感电流变化的峰一峰值。因而有:△Ipp = 2ILmin
3)滤波电路所需要的电感量L,是由交流电流成分的频率和峰一峰值△Ipp决定的,它是在电抗器结构设计过程中的一个中间计算值,而不是需要预先考虑的首要因素。
4)功率损耗和温升是在电抗器结构设计过程中需要预先考虑的因素。
设计直流平波电抗器的方法不只一种,这些方法是互相统一的。这里介绍一种简单、明了而又实用的工程设计方法,其步骤如下: