中国科技期刊数据库 工业 A 9 直流支撑电容器的纹波电流影响其温升的研究 卜寿成 陈海宏 甘肃龙源风力发电有限公司，甘肃 张掖 734000 摘要：风电机组当中直流支撑电容器属于使用较为普遍的一种电容器，而对发电总量较大、内部结构相对较为复杂的风电机组而言，薄膜电容器能达到更好的使用稳定性。对薄膜电容器使用稳定性影响最高的因素为热稳定性，风电机组的整流逆变器工作过程中能够导致电容器芯子温度提高并导致电容器的温度产生整体性的升高。而由于整流逆变器为封闭结构，因此一直处在高温状态下电容器不仅仅可以发生故障的情况，同样可能会产生击穿的风险、...
中国科技期刊数据库 工业 A 9 直流支撑电容器的纹波电流影响其温升的研究 卜寿成 陈海宏 甘肃龙源风力发电有限公司，甘肃 张掖 734000 摘要：风电机组当中直流支撑电容器属于使用较为普遍的一种电容器，而对发电总量较大、内部结构相对较为复杂的风电机组而言，薄膜电容器能达到更好的使用稳定性。对薄膜电容器使用稳定性影响最高的因素为热稳定性，风电机组的整流逆变器工作过程中能够导致电容器芯子温度提高并导致电容器的温度产生整体性的升高。而由于整流逆变器为封闭结构，因此一直处在高温状态下电容器不仅仅可以发生故障的情况，同样可能会产生击穿的风险、本文针对纹波电流的影响，采用实验进行了分析。 关键词：风电机组；直流支撑电容；纹波电流；温升 中图分类号：TM53 0 引言 风电机组当中使用较为普遍的直流支撑电容器，使用的过程中需要严控发热，而对电容器发热影响最大的影响因素为电容器的纹波电流。一旦电容器一直处在高温状态，则电容器的常规使用的寿命以及使用安全均能够受到较为严重的影响。为对电容器的发热进行更有效的控制，本文在确定纹波电流概念的基础上，对电容器的发热功率以及电容器的温升进行了理论层面的分析，并通过针对性的实验，检测判断理论分析的结果与实际能否保持一致。 1 纹波电流 对电容器而言，最大运行电流正常的情况下指正常运作时的状态下的方均根最大电流，电容器的最大电流以I MAX 表示；电容器交流分量的方均根电流，则为该电容器的纹波电流，纹波电流以 I r 表示。计算纹波电流数值时，应该要依据纹波电压进行计算，根据纹波电压（以U r 表示）计算纹波电流 I r 的公式为： rrCUIX（1） 在该公示当中，X C 指该电容器的电抗值。 上述公式当中纹波电压 U r 能够采用傅里叶级数公式进行时域函数的表达，该表达公式为： 1cos sinr n n n nnu t a t b t （2） 公式（2）当中 a 与 b 为傅里叶公式的标准常数。根据上述公式能获得纹波电压 U r 的表达公式： 2 21r n nnU a b （3） 纹波电流 I r 同样能够采用傅里叶级数公式进行时域函数的表达，纹波电流 I r 的表达公式为： 11cos sinnr n n n nnCi t a t b tX （4） 在该公式当中nCX代表角频率处于 n 时的容抗值，该容抗值nCX的计算公式为： 1 12nCn n n nXC f C （5） 公式（5）当中 C n 代表标号为 n 的电容的电容值。将以上的公式（5）代入到公式（4）当中能获得如下表达式。 12 cos sinr n n n n n nni t f C a t b t （6） 根据公式（6）即能轻松的获得纹波电流 I r 的计算公式，纹波电流 I r 的计算公式为： 2 2 2 212r n n n nnI f C a b （7） 在上述几个公式当中，f n 为处于时间节点 n 时电流的频率，在本文实验当中采用 LGBT 开关进行电容器的控制，因此 f n 同时包含该开关元件本身的频率以及开关元件偶数倍的频率。 上述公式能够进一步处理，其中公式（7）能够变形为：
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