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变频调速系统中各类电抗器的选用
reactor4
Selection of Reactors in Frequency Conversion Speed Regulation System
中国石化仪征化纤有限责任公司
于建华(Yu Jianhua)  吴朝祥(Wu Chaoxiang )
本文分析了变频调速系统中各种电抗器的作用，介绍了常见合资品牌变频器对各种电抗器的设置要求，供广大工程技术人
员借鉴。
关键词：变频器; 电抗器; 作用
Abstract： This paper analyses the functions of various reactors in variable frequency speed regulation system, introduces the requirements of common joint venture brand converters for various reactor settings, which can be used for reference by engineers and technicians.Key words: Inverter; Reactor; Function
【中图分类号】TM921.51【文献标识码】B  【文章编号】1561-0330（2019）05-0093-03
1  前言
随着电力电子技术的迅速发展，从节能和调速的角度出发，目前变频器已经广泛应用于现代工厂中。由于变频器使用的电气环境不同，若不采取恰当的措施，就会影响整个变频系统的稳定性和可靠性。实践证明，适当选择电抗器并与变频器配套使用，能够有效改善变频器的使用条件，因此探讨与变频器配套用的各类电抗器的作用和容量选择等问题就显得十分有必要。变频器调试系统中各类电抗器的设置如附图所示，下面分别就直流电抗器L 1、输入电抗器L 2、输出电抗器L 3
进行讨论。
图1  变频器调速系统中电抗器的设置
2  各电抗器作用及容量选择
电抗器在电路中起到无功补偿、限流、稳流平波、滤波、阻尼、移相等作用，是电力系统中重要的电力设备，在变频器中安装电抗器实际上是从外部增加变频器供电电源的内阻抗，在变频器的电源侧安装交流电抗器、变频器的直流侧安装直流电抗器、变频器的输出侧安装电抗器，不仅可以有效的防止因操作交流进线开关引起的电压和浪涌电流的冲击，同时减少变频器产生的谐波对电网的污染及对微处理系统的电磁干扰，并可提高变频器的功率因数。
2.1  直流电抗器
直流电抗器安装在变频器的直流整流环节与逆变
环节之间，用途是将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值，保持整流电流连续，减小电流脉冲值，使逆变环节运行更稳定，限制短路电流，并且能有效改善变频器的功率因数，配合得当可以将功率因数提高到0.95。并且各厂商对不同功率的变频器配置直流电抗器有具体要求，一般的会在说明书中标明直流电抗器的功
率，提出具体的型号。
伺服控制
SERVO CONTROL
直流电抗器的电感值也可以通过计算得到，其选择一般为同型变频器电源侧交流电抗器阻抗电感量的2～3倍，最少要1.7倍，即：
L1=(2～3)L2
2.2  输入交流电抗器
输入电抗器用来限制电网电压突变以及操作过电压引起的电流冲击，降低平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，改善平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷，能有效地保护变频器和提高功率因数。它既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。当电源容量很大时，更要防止各种过电压引起的电流冲击，因为冲击电流对变频器内整流二极管和滤波电容都是有威胁的。因此，安装输入电抗器，对改善变频器的运行状况是有好处的。根据变频调速的工程运行经验，在下列工作环境中变频器必须要安装输入电抗器，才能保证变频器可靠地运行。
(1)为变频器供电的电源容量与变频器容量之比为10:1以上；电源容量为600kVA及以上，且变频器安装位置离大容量电源在10m以内。
(2)三相电源电压的不平衡度大于3％。电源电压不平衡度K按下式计算：K=（U max-U min）/U p×100%其中U max为最大一相电压；U min为最小一相电压；U p为三相平均电压。
(3)在同一供电电源系统上有晶闸管整流负载、非线性负载、电弧炉负载和接有通过开关切换调整功率因数的补偿电容装置。
(4)需改善变频器输入侧的功率因数，功率因数可提高到0.75～0.85。
输入电抗器的容量可按预期在电抗器每相绕组上的压降来决定。一般选择压降为电源侧电压的2％～4％。输入电抗器电感量L2的计算公式如下式所示：L2=△U L/(2πfI n)=0.04U v/(2πfI n)
式中，U v为交流输入相电压有效值(V)，△U L为电抗器额定电压降(V)，I n为电抗器额定电流(A)；f为电网频率(Hz)。
此外，输入电抗器的容量也可由下面的公式进行计算：
L2=(2％～5％)U/(6.18×f×I)
其中，U为额定电压(V)；I为额定电流（A）；f 为最大频率（Hz）。
输入电抗器压降不宜取的过大，压降过大会影响电动机的输出转矩。一般情况下，选取进线电压的4％(电源电压380V时压降为8.8V)，在较大容量的变频器中，75kW以上的输入电抗器压降可选10V。
2.3  输出交流电抗器
输出电抗器主要作用是补偿长线分布电容的影响，并能抑制输出谐波电流、提高输出高频阻抗、有效抑制dv/dt、减低高频漏电流、起到保护变频器、减小设备噪声的作用。电容器在补偿功率的时候，往往会受到谐波
电压和谐波电流的冲击，造成电容器损坏，为此，需要
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在补偿的时候进行谐波治理。有些品牌的厂家还提供有输出电抗器与无输出电抗器时，连接电机的导线允许的最大长度。
变频调速系统设置输出电抗器有助于减少变频器的过电压和过电流故障，由此可提高系统的可靠性。输出电抗器除了前述的主要作用外，值得指出的是脉冲电压通过长的输电线时，由于长线上波的反射叠加使得长线超过临界长度后，电压有可能达到直流母线电压的2倍，因此变频器输出线长度受到限制。为解除这种限制，必须接入输出侧交流电抗器。接入后，送到电动机等负载上的波形就会接近于正弦电压的波形。但实际使用中，只要负载是电感性的，电抗器可采用1％阻抗或更低一些都是可行的，因此输出侧交流电抗器的电感量：L3=[(0.5-1.5)/100]/[U N×10-3/(×2πf×I Lmax)]
3  常见品牌变频器电抗器设置
目前市场上变频器的品牌较多，国产、合资产品都有广泛应用。这里罗列了常见的合资品牌对电抗器设置的一些要求，特别是输出电抗器的设置不同厂家的设置区别较大，可供工程技术人员在实际使用过程中参考。常见品牌变频器电抗器设置如附表所示。
4  结束语
诸多的工程实践证明，在变频器的输入、输出端配置滤波器、交流电抗器、平波电抗器等抗干扰设备是有效的抗干扰措施，对整个变频调速系统的稳定性、可靠运行有相当大的作用，其中以进线电抗器作用最大，它能有效的保护整流逆变系统免受过电压和浪涌电流的冲击，并能提高变频器的功率因数。
作者简介：
于建华 男 高级工程师 主要从事工厂供配电及自动化控制的工作
吴朝祥 男 工程师 主要从事工厂供配电及自动化控制的工作
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