电路中滤波电容的选型

周四, 4 二月 2021 - 15:25

电路中滤波电容的选型需要考虑几个方面：电容耐压、工作温度、容量等。

输入滤波电容容量的选择和驱动器的驱动电压、最大功率有直接关系，需要作一些计算得到，如果此电容容量过少，驱动器表现为驱动力不足；而容量过大，则增加制造成本。

工程应用中，有这样的一个经验法则：滤波电容容量数值等于驱动功率数值。但需要注意，这只是针对单相220V交流电全波整流的驱动应用，不能断章取义。

下面通过简单的计算推导，介绍容量计算的过程，只作为参考。

首先，从电容、电阻的RC时间常数τ说起：

τ越大，则R两端的电压越平稳，对于脉动电源，则其纹波电压越少。在工程上，当RC时间常数满足以下条件时，可以满足纹波要求：

T为脉动电源的周期，对于50Hz市电经全波整流后的周期T为：10mS。

故由上两式可以得；

R为等效负载电阻；

C为滤波电容容量。

下图为电路示意图：

所以，只要得到电机驱动器的等效负载电阻，即可算出滤波电容所需的容量大小。

U为电机驱动器输入电压，单位为（V）； 
P为电机驱动器功率，单位为（W）； 
RL为电机驱动器等效负载电阻，单位为Ω。

结合以上各式：

用频率f替代周期T，可得到滤波电容容量的计算公式如下：

P为电机驱动器额定输出功率，单位为（W），如P=750W； 
U为电机驱动器额定输入交流电压有效值，单位为（V），如国内市电U=220V（AC）； 
f为经过整流后脉动电源的频率，单位为（Hz），如单相电经全波整流后，f=100Hz； 
C为驱动器输入滤波电容容量，单位为（F）。

举例 
假设我们设计的驱动器使用市电单相电供电，且电路设计为全波整流，可得： 
U＝220V； 
f=100Hz

代入计算公式：得

故输入滤波电容容量数值大小（单位uF）约等于驱动器的额定功率数值大小（单位W）。 
即如果驱动器要求的功率为2.2KW，则滤波电容容量取值为2200uF。

同样地，如果驱动器输入电压为110VAC，则滤波电容容量C应为：

即如果你的驱动器要求的功率为300W，则滤波电容容量取值为1200uF。

三相电

因为单相电经全波整流后的电源脉动频率为100Hz；而三相电经全波整流后，其脉动频率为300Hz。所以，使用三相电源供电时，驱动器的输入滤波电容容量可以比单相电时减少三倍，故中、大功率电机驱动器使用三相电供电，可以减少输入滤波电容的容量，从而可以减小电容的体积，节约空间。

电网波动

通常地，设计希望电机驱动器可以在电网电压的一定波动范围内（如±15%）正常工作，且能全功率输出。这时计算滤波电容容量时，电压则不是额定电压，而是驱动器工作的最低电压。

如(220V±15%)的驱动器，计算时用220V，而是（1+15%）*220V，为187V。

另外，为了使你设计的驱动器能够在电网电压波动内可靠工作，除了计算容量，还要考虑电容的耐压值。

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