分享 | Inverter的Mathcad 计算程序

 

分享一个Mathcad的计算文件，通过Mathcad来计算LCL型逆变结构中的谐振点，谐波电压电流等。

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使用Mathcad也是艾粒的推荐，非常好的数学工程工具。这个文件主要涉及逆变器中LCL特性的谐波计算，包括幅频特性，谐振点，谐波等。它是大概2014年的时候做的，当时是为了搞LCL设计，需要知道电抗器中谐波电流的参数用于评估电抗器的选型。

第一部分是数据输入。可以设定计算条件，其中电网电压可以设定谐波的次数、幅值和相位。最下面的计算精度主要是FFT计算机型的采样率，输入整数。数据越大，采样点数越高。当然计算也就越消耗时间。

 

 

第二部分是设定LCL的参数，这是设定的电容是星接的结构。分别设定电容的容值以及ESR阻值。两个电感的感值以及ESR阻值。

 

 

 第三部分是设定直流电容的参数,主要是容值以及并联的个数。

 

 

 第四部分是机侧电压的计算，通过电网电压以及额定功率计算得到目标的网侧电流。然后根据LCL的参数计算得到目标机侧电压。然后把计算结果在时间轴以及矢量图上展现出来。计算过程可以在计算文件中点击“Calculation Process of Base Vector”展开查看。

 

第五部分是根据上面计算得到的目标机侧电压计算得到两电平或者三电平的(U/V/W)N电压调制波形（桥臂AC输出点对电网N点）。这里也不展开介绍详细计算过程了。

 

 基于该计算过程，可以用图表展现出调制输出波形与机侧输出电流的关系，如下图所示。

 

对输出的调制波形进行傅里叶变换可以得到其谐波频谱。

 

 第六部分就是LCL的计算，根据LCL的传递函数绘制出伯德图，以及计算谐振点频率，再结合上面的频率特性来选择合适的谐振点（范围）。

 

 

 上面的这些计算过程包含了不少参数。比如交流滤波电容中的电流。绘制其波形如下图。该参数也可以用来计算交流滤波电容的损耗并结合热阻参数计算温升。

 

当然最初的计算目标是两个滤波电容的谐波电流，如下图所示。并且可以导出到Excel中。由于我现在用的是一个月的试用版，“mag”函数不能使用。因此没法在这里面导出主要谐波电流到Excel。​这一段程序没法计算，所以下面的/lin_H/Ig_H里面没有数值。

 

 

 

 最后，该计算文件可以到我们网站进行下载。www.igbtgo.cn