一种220V交流输入的电机控制器滤波电容的选择方法与流程

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种220v交流输入的电机控制器滤波电容的选择方法。

背景技术：

小功率的电机控制器中，输入的电源一般为单相交流220vac，控制器的电源处理电路将正弦220v交流电整流、滤波成直流电源。如图1所示永磁电机控制器的功率转换主电路，br为单相整流桥，l2为电流谐波抑制电感，c为滤波电容，q1～q6为功率开关管。

图1中，整流桥br输出的正弦半波电压经过电容c滤波后，变换为直流电压uc。在交流电源供电的系统中，滤波电容c的作用有：滤除控制电路斩波过程中产生的谐波分量；平滑整流桥输出的正弦半波电压；向控制系统主电路提供能量等。滤波电容c的值过小，无法实现电机运行预定的控制精度，电容c的值过大，会造成产品体积过大，价格过高等问题。

现有技术中滤波电容的选择一般通过实验测试的方法选择，或者参考已有产品的容值选择，不能定量的分析计算。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种220v交流输入的电机控制器滤波电容的选择方法，主要针对小功率电机控制器滤波电容，能够根据电机的功率及电压等参数计算得到最小电容值，选择大于最小电容值的电容即可满足系统需要。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种220v交流输入的电机控制器滤波电容的选择方法，包括：

根据输入电压计算得到整流滤波后的电压值；

根据整流滤波后的电压值、被控电机的最大输入功率及被控电机的额定直流电压计算得到一最小电容值；

选择大于最小电容值的电容为电机控制器的滤波电容。

输入电压为220v交流电压时，经过整流滤波得到的电压为310v直流电压。

最小电容值的计算方法为：

其中，um为输入电压整流滤波后的电压值，pd为被控电机的最大输入功率，ul为被控电机的额定直流电压，f为220v交流输入电压的频率。

选择的电容为组合电容，经过多个电容并联或串联后得到，组合电容的等效电容值大于最小电容值。

选择的电容为单个电容。

本发明的有益效果：

能够根据电机的功率和额定电压，定量的计算控制器所需的电容量，避免了控制器设计时电容量设计过大或不足的缺点。有利于控制器体积优化，成本控制，具有实际的应用价值。

附图说明

图1为永磁电机控制器的功率转换主电路；

图2为整流滤波电路的电压及电流波形；

其中，1-整流桥输入端电压vac的波形曲线；2-电容c的输出电压uc的波形曲线；3-没有滤波电容c时整流桥br输出的正弦半波电压ud的波形曲线。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种220v交流输入的电机控制器滤波电容的选择方法，包括：

(1)根据公式计算最小电容值，计算公式为：

其中，um为220vac整流滤波后的电压为310vdc，pd为被控电机的最大输入功率，ul为被控电机的额定直流电压，f为220vac输入电压的频率。

(2)实际电容选择方法，选择市场上标准的电容的容值，也可并联或者串联使用，使组合后的容值大于计算的最小电容值即可。

小功率的电机控制器中，输入的电源一般为单相交流220vac，控制器的电源处理电路将正弦220v交流电整流、滤波成直流电源。如图1所示，br为单相整流桥，l2为电流谐波抑制电感，c为滤波电容，q1～q6为功率开关管。

整流桥br及电容c的电压、电流波形如图2所示。其中整流桥输入端电压vac的波形曲线1如图2中最上面的曲线所示；电容c的输出电压uc的波形曲线如图2所示；没有滤波电容c时整流桥br输出的正弦半波电压ud的波形曲线3如图2所示。

曲线ab及de段电压uc及ud基本是重合的，整流桥br为既主电路提供能量，也为电容c充电；bd段b点后，ud小于uc，整流桥br截止，只有电容c为主电路提供能量；经过d点后，ud大于uc，整流桥再次为主电路和电容c提供能量。

电容c在d点的输出电压最低(设为ul)，在b点和e点的输出电压最高(设为um)。电容在b点存储的电荷量qb为：

qb＝cum(1)

电容c在d点存储的电荷qd为：

qd＝cul(2)

设电容输出的平均电流为iav，bd段电容c的放电时间为δt，有：

将式(1)、(2)带入(3)得：

设f为交流输入电源的频率，将δt转换为弧度δθ：

δθ＝2π·f·δt(5)

由图2可知，d点电压为：

可得及δt分别为：

将式(5)～(8)带入式(4)得电流iav：

电容c在d点的输出功率pd为：

可计算得c的容值为：

图2中电容c的输出电压uc的波形曲线2的d点电压ul是电容c为主电路提供的最低电压，设计整流滤波器时，只要被控电机的额定线电压的峰值un低于该值，就能满足控制要求。

220vac整流滤波后的电压um为310vdc，根据上述式(11)知，给出被控电机的最大功率pd、被控电机的额定直流电压ul、即可计算电容c的最小值。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。