张铁军

(株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，湖南株洲 412001)

0 引言

变频器常采用三相桥式二极管整流器，连同直流母线支撑电容构成变频器的直流环节。为了限制系统上电时过大的充电电流对直流侧电容的冲击，往往在变频器交流侧或直流侧设置软充电电路。随着自愈式膜电容的成熟和广泛应用，充电电流对直流侧电容影响不再是问题。因此，从降低成本、减小损耗及优化结构的角度考虑，可以取消变频器内部的软充电电路，但取消软充电电路后，系统上电时，母线电压很可能会由于交流侧等效电感的存在而升高到危险的等级，威胁主回路功率器件的安全。

图1是一台1.14 kV 380 kVA变频器一次系统原理图，虚线框中是典型的软充电电路。变频器前级供电变压器规格为6 kV/1.14 kV/600 kVA，阻抗电压 Δuk=4%，等效电阻 RT=12 mΩ。为改善网侧功率因数，交流侧串入了电抗器，其电感值为80 μH，等效电阻为35 mΩ。图2是将虚线框中的软充电部分取消时变频器上电瞬间直流母线电压变化情况。可以看到，在没有软充电电路的情况下，系统上电瞬间，母线电压猛升至2 480 V，功率器件的安全将受到威胁，因此在本例中软充电电路不能取消。

本文通过分析变频器充电过程等效电路，得出取消软充电电路的前提是系统应具备足够的阻尼电阻，并使用二阶电路稳定性判据，推出该阻尼电阻的近似计算方法，进而确定是否能取消软充电电路。

1 充电过程等效电路及分析

在无软充电电路时，电容器的充电非常快，在此过程中整流桥工作在单相模式，即主要由某两相电源参与电容器的充电。……