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1、支撑电容的设计选型及分析1. 支撑电容的设计选型X-图 1 地铁牵引系统主电路原理示意图辅助逆变器（简称SIV）中支撑电容的应用见图1,支撑电容器C作为一个能量缓冲器，对直流电路的电压进行滤波，并保持其相对的稳定。其主要功能如下：a）与电感L形成LC,对输入端的电压剑锋进行滤除。b）为斩波模块的提供瞬变电流支撑电容器主要技术参数包括直流额定电压U、额定电流I （有效值，连续）、NDC N电容值、电感值、耐压、损耗角、工作温度。耐压与工作温度由牵引变流器系统应用条 件可确定；电感值与损耗角由电容器本身的结构决定。因此对支撑电容器的选型而言, 主要是确定其额定工作电流及工作电压。支撑电容器容量越大
2、对直流回路的纹波电压抑制能力越强,但过大将增加系统的成 本与体积,同时还会带来一些负面影响,如变流器开关桥臂短路时故障的危险程度也增 大,因此支撑电容器的取值得控制在合适的范围之内。1.1 额定电压的选择：支撑电容额定电压是指直流标称电压,是设计电容时,考虑连续运行状态所采用的 但不能改变方向的任一极性的最高工作峰值电压。电容器的损耗与其电压平方成正比,过电压会使电容器发热严重,电容器绝缘会老化,寿命缩短。所以电容器的工作电压一般低于电容器本身的标称电压,对于机车环境中使用的电力电子电容器的工作电压是电容器标称电压的80%-90%。系统的额定电压为 1500V,系统的最高电压为1800V,因此
3、该支撑电容额定工作电压选择2000V。1.2 额定电流的选择：按将DC6001800V斩波降压到600V计算。斩波频率f取1.5kHz, T=667uS。1800V 升压到 600V 模式，ton=600/1800T=0.3333T=222uSL 取 1400uH, I=Ul/LxA T=1200/1400x222=190A但 Imax=P/U=80000/600=133A,所以三角波电流过零， Imax=133A电容脉动电流=1.732/6 lmax=38A,脉动电流即额定值，考虑一定裕量，选取50A。1.3 容值的选择：电路对容值没有明确计算要求，根据供应商设计规范，额定电流50A，对应的
4、容值为 2100uF.附录A支撑电容的参数A1 额定直流电压： UN= 2000VDCA2 电容值： CN= 2100uF5%A. 3额定电流（有效值，连续）：IN= 50 ArmsA. 4 电感值：LW100 nHA. 5对壳耐电压： 工频6000VAC ,60sA. 6 端子间直流试验电压： 3000VDC， 10sA. 7 损耗角（50Hz, 20C）： W3.0X 10-3A. 8工作温度范围：-45C+70CA. 9周围空气湿度：095%A. 10 重量： 约 28kgA. 11 预期寿命： 100000小时（额定工况）A. 12 液体介质：硅油A. 13 极间固体绝缘介质：锌铝金属
5、化安全膜A. 14接线端子拧紧力矩：W 25 N.mA. 15 外形见附图, 外形尺寸应由工装模具保证A. 16 产品铭牌贴于产品底部A. 17 出线端子全部短接附录b支撑电容的型式试验项目序号试验名称试验方法要求1机械试验TB/T 3075-2003 中 2.14 条规定的 试验方法。(其中振动和冲击试验由时代电气 在整机中完成)满足铁标要求。2端子间的耐受电压试验TB/T 3075-2003 中 2.5.1、2.5.3 条 规定的试验方法。不允许出现击穿和闪络，允许有自 愈性击穿3端子与外壳间的耐受电压试验TB/T 3075-2003 中 2.6.2 条规定的 试验方法。不允许出现击穿和闪
6、络4浪涌放电试验TB/T 3075-2003中2.9条规定的试 验方法。对于自愈式电容器，电容值的变化 量应小于 1 %5自愈性试验TB/T 3075-2003 中 2.11 条规定的 试验方法。电容值的变化不得大于等于0.5%6环境试验TB/T 3075-2003 中 2.13 条规定的 试验方法。试验样品不应发生击穿和闪络，但 允许自愈式击穿。电容值的变化不 应超过2%。7电容器损耗角正切值(tan 5)测量TB/T 3075-2003中2.4条规定的试 验方法。电容量与标称值之比，允 许偏差土 5% ；损耗角正切 值W3.0X 10-3(50Hz，20C)。8密封性试验TB/T 3075-2003 中 2.8 条规定 的试验方法。(时间2h)不发生渗漏9热稳定试验TB/T 3075-2003 中 2.10 条规 定的试验方法。满足铁标要求。10谐振频率测量TB/T 3075-2003 中 2.12 条规定的 试验方法。满足铁标要求。11耐久性试验TB/T 3075-2003 中 2.15 条规定的 试验方法。在2.15.2和2.15.4中所测得的两次电容值之差不应大于初始值的3%。12破坏性试验TB/T 3075-2003 中 2.16 条规定的 试验方法。
辅助变流器支撑电容的设计选型及分析
