变频器输入电抗器选择

电源侧的交流输入电抗器用于改善输入电流波形、提高整流器和滤波电容寿命、减少不良输入电流波形对电网的干扰、协调同一电网上晶闸管变换器造成的波形影响、减少功率切换和三相不平衡的影响，因此也称为电源协调电抗器，输入电抗器LA1能够限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，有效地保护变频器和改善其功率因数。变频调速系统接入与未接入输入电抗器时，输入电网的谐波电流的情况如图1所示。从图2中可以看出，接入电抗器后能有效地抑制谐波电流。电抗器的作用是防止变频器产生的谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他用电设备。

根据运行经验，在下列场合应考虑安装输入电抗器，才能保证变频器安全可靠的运行。

1)变频器所接电源的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，如图2所示。

图1 变频调速系统接入与未接入输入电抗器的比较

图2 需要安装进线电抗器的电源

2)三相电源电压不平衡率大于3%，电源电压不平衡率K可按下式计算：

(1)

式中，Umax为最大一相电压；Umin为最小一相电压；Up为三相平均电压。

3)其他晶闸管整流装置与变频器共用同一进线电源，或进线电源端接有通过开关切换调整功率因数的电容装置。

(1)输入电抗器容量的选择

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。一般选择压降为网侧相电压的2%~4%，也可按表1的数据选取。

表1 网侧输入电抗器压降

输入电抗器的电感量L可按下式计算：

L= △UL/（2πfIn）=0.04Uv/（2πfIn） (2)

式中，Uv为交流输入相电压有效值(V)；△UL为电抗器额定电压降(V)；In为电抗器额定电流(A)；f为电网频率(Hz)。

输入电抗器的电感量L也可由下面公式计算：

L= (2%～5%) Y/6.18fI (3)

式中，I为额定电流(A)；f为最大频率(Hz)。

输入电抗器压降不宜取得过大，压降过大会影响电动机转矩。一般情况下选取进线电压的4%，在较大容量的变频器中，如75kW以上可选用4.5%的压降。

(2)输入电抗器的额定电流IL的选用

单相变频器配置的输入电抗器的额定电流IL，按等于变频器的额定电流IN选取，三相变频器配置的输入电抗器的额定电流IL，按变频器的额定电流IN×0. 82选取。电压源变频器电源侧交流电抗器的电感量，采用3%阻抗即可使总谐波电流畸变下降到原先的44%左右。选用2%~4%的压降阻抗是对相电压而言，即

(4)

式中，△U为电压压降；Up为相电压；UN为线电压。

三相时，输入侧交流电抗器电感值为

(5)

式中，ILmax为电感流过的最大电流。

例如：对380V、90kW、50Hz、170A的变频器，需要配置输入侧交流电抗器的电感量为

可以选择工作电流为170A，电感值在0.123mH左右的电抗器。在工程设计中需考虑电感值和电流值两方面，电流值一定要大于等于额定值，电感值略偏大有利于减少谐波，但电压降会超过3%，设计中还要考虑电源内部阻抗，电源变压器功率大于10倍变频器功率，而且电路很短的场合，电源内阻小，不仅需要使用输入侧交流电抗器，而且要选择较大的电感值，例如选用4%～5%阻抗的电感量。