目录
直流电抗器产品介绍
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。
直流电抗器结构设计
直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：
（1）计算贮能量
我们知道，如果电抗器的电感量为L，电流为I，则其贮存的能量为
W=1/2LI2
因为决定磁通密度Bm的是电抗器中的电流，所以公式中的I应按电流来算。若直流电流为I，交流电流峰-峰值为△Ipp。
（2）选择铁芯的材料
根据交流成分△I占I的比例、交流成分的频率、逆变器对其输出杂音的指标要求，就可以选择电抗器铁芯的材料。材料选定后，就可以确定磁通密度Bm和铁芯截面有效系数K。注意，选择Bm时，一般要求留有较大的余量，这是因为保证在输出短路半个逆变周期（即一个正常整流周期）后电抗器不饱和，以使保护电路动作，从而提高逆变电路的工作可靠性。
（3）选择铁芯的形状，确定窗口利用系数Kc
根据所选定的铁芯的材料、绕制工艺和安装结构，选择铁芯的形状，进而再根据电流等级选择导体的类型，确定窗口利用系数Kc。
（4）选择导体电流密度系数Kj和电流密度j
根据散热条件、要求的铜耗、铁芯的形状和线包允许的温升等，选择合适的电流密度系数Kj（参考表4．2）和导体的电流密度j。
（5）计算导线的截面积，选择导线
导线的截面积由下式计算：S=I/j；然后选择导线的形状和规格。
（6）计算绕线匝数
计算电抗器绕组的匝数，要考虑充分利用铁芯的窗口面积，这样可以尽量提高匝数，使Bm留有一定的余量。[1] N=A·Kc/S
直流电抗器作用
直流电抗器串联在换流站每一极上。电感大约0.4～1.0H。它的主要作用如下：
（1）防止逆变器换流失败。
（2）降低直流线路里的电压和电流谐波。
（3）降低纹波系数。
（4）限制线路短路时整流器中的电流。
但要注意：电感的取值必须保证工频时直流电路不发生谐振。
直流电抗器可将功率因数提高到0.9以上。由于其体积较小，因此许多变频器已将直流电抗器直接安装在变频器内。直流电抗器除了提高功率因数外，还可削弱电源刚接通瞬间的冲击。如果同时配有交流电抗器和直流电抗器，则可将变频调速系统的功率因数提高到0.95以上。[2]
直流电抗器选择方法
变频器输入与输出保护电路中输出侧是否需要设置直流电抗器，应根据变频器的工作环境来确定，当出现以下几种情况时，应考虑选用直流电抗器。
1．有开关式无功补偿电容器或带有晶闸管相控负载
对于提供给变频器工作电源的同一路电源节点上有开关式无功补偿电容器屏，或带有晶闸管相控负载的场合，应选用直流电抗器。这主要是由于电容器屏开关切换时导致的无功瞬间变化，会造成电网电压的突变；而相控负载引起的谐波和电网波形缺口，有可能会对变频器的输入整流电路造成危害。
2．三相供电电源不平衡
在提供给变频器三相供电电源的不平衡度超过3%的情况时，应选用直流电抗器。
3．有功率因数要求
如果对变频器的输入端功率因数有一定要求，需要将其提高到0.93以上时，应选用直流电抗器。
4．大容量变压器
如果变频器接入的是大容量的变压器，而且变频器的输入电源回路流过的电流有可能对变频器的整流电路造成危害的情况下，应选用直流电抗器。[3]
直流电抗器性能说明
平波电抗器
1.该直流电抗器为单相铁芯干式结构；2.铁芯采用优质低损耗冷轧硅钢片，芯柱由多个气隙分成均匀小段，气隙采用环氧层压玻璃布板作间隔，并涂以专用粘接剂，以保证电抗气隙在运行过程中不发生变化且无噪音；
3.线圈采用F级或H级漆包铜扁线绕制，排列紧密且均匀，外表不包绝缘层，小容量线圈采用层式结构，大容量线圈采用饼式结构，具有较好的通风散热效果；
4.直流电抗器的线圈和铁芯组装成一体后经过预烘——真空浸漆——热烘固化这一工艺流程，采用H级浸渍漆，使Satons电抗器的线圈和铁芯牢固地结合在一起，不但大大减小了运行时的噪音，而且具有的耐热等级，可确保电抗器在高温下亦能无噪音地安全运行；
5.直流电抗器芯柱部分紧固件采用无磁性材料，确保电抗器具有较低的温升；
6.外露部分均采取了防腐蚀处理，引出端子采用镀锡铜管端子或铜排。
参考资料
目录