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风轮机中的电阻电容应用

已有 361 次阅读2014-8-18 11:43

电阻 

  风轮机中的电阻包括了预充、斩波、短路器和交流滤波电阻。预充电阻能限制浪涌电流在开关开启时进入直流链路电容。为了做到如此,该器件需要高单脉冲能量和高额定电压。电阻的导抗也有助于限制浪涌电流。因此,绕线电阻是个最好的选择。用于预充电阻的单脉冲能量通常为5J。 

    

 

  

  图1 风轮机中的电阻 

  当斩波开关打开时,斩波电阻限制了电流。斩波器通常以非常高的频率来控制直流电压。因此,电阻必须能耐高压和具有高额定可重复性脉冲能量(相当于高额定持续功率)。斩波电阻中必须有低寄生电感,因为要工作在千赫级别的高开关频率下,这可以由薄膜技术来获得。在小体积中获得高额定功率的需求,由可安装在散热器件中的电阻来满足。这个电阻能和斩波开关一样被安装在散热系统中。 

  短路器电阻限制了电流和电压,以防止低、高电压通过。风轮机应用对该器件的要求包括了高达4MJ的能量脉冲容量,10~100mΩ的电阻,1~20mW的额定功率,最大额定电流为10~20kA,典型失效周期为200ms。 

  在RC滤波器中,交流滤波电阻和交流滤波电容一起使用;而交流滤波电阻同输出变压器中的感抗一起使用,可以组成RL滤波器。对于交流滤波器电容来说,一个高的持续额定功率是必须的。波纹带结构增加了冷却效果,绕线电阻器的感抗则对滤波效应有所贡献。 

  分流电阻器主要用于测量。其要求包括:800~900A的额定电流,0.1~0.6mΩ的阻抗,额定功率为500W,温度系数为100×10-6/K。 

  电容 

  在风轮机中的电容包括了直流链路、缓冲器和交流滤波电容。直流链路电容用于稳定直流链路电压。无论是金属薄膜或是铝电极,在风轮机中的电感容量应该为3300~4700μF,额定电压为690~1000V。风轮机中的薄膜电容有两个优势:在介质被电击穿后的自恢复功能;不会因液体电极的损耗而影响寿命。 

    

  

  图2 在风轮机中的电容 

  铝电解电容可以使用在直流链路电容器中。其优点是具有比薄膜电容器更高的电容体积率和性价比。但是铝电容的额定电压是450V,因此该器件必须被当作分压器使用,这会降低C/V效率,并增加成本。其缺点是缺少防备介质故障的自恢复机制,且电解液损耗会导致寿命有限。然而,铝电解电容是在kW级别的小风电系统的最好选择。 

  缓冲器电容减少了在功率半导体开关应用中的电流和电压尖峰,可以保护半导体和减少总损耗和EMI。风轮机需要电容小于1μF的器件,额定电压的范围是1000~1200V。 

  交流滤波电容减少了行频率中的谐波。其应用要求为760V~24kV的电压和50~800kVAr的功率。 

  当从直流链路、缓冲器或交流滤波电容,以及预充电、斩波器或短路器电阻中为这些风轮机选择核心元件的时候,设计者不应该仅仅寻找拥有所需特性的器件,还应从牢靠的设计出发,以保证系统能在20年时间内可靠地工作。


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