基本介紹
- 中文名：電容電流
- 外文名：capacitive current
- 拼音：diàn róng diàn liú
- 別稱：位移電流
- 類別：物理學
- 套用：電子通信
電容電流定義,電容電流的參數,電容電流補償電路,電容電流的套用,
電容電流定義
帶電電纜、變壓器對地都有一定的分布電容(介質存儲的電荷量），而分布電容大小取決於電纜的幾何尺寸、電纜的長度和絕緣材料等。所以我們探討分布電容的電流補償對開關的設計是有著重要意義的，例如青佺大型電容器。電容電流補償是利用增設感性支路的辦法來補償的。也就是在人為的中性點與大地之間接入可調零序電抗器BK，構成一個感性支路，用以補償電網三相對地的分布電容產生的入地電流。根據電原理圖，電容電流可以等值根據電工學知識，在上述電路中，電容的作用與電感作用相等時，產生並聯諧振，即通過電容3C的電流和感抗支路電流在數值上相等，相位相反，這時通過人體的電流則取決於電網總絕緣電阻Rx，使電容電流得到補償。我們也可以從物理的概念上來理解電流的向量關係，電感引起流過人體的電流是感性電流Ilr滯後於絕緣電阻引起的電流Ir900，而由於電容引起的觸電電Icr則超前電阻引起的電流Ir900，也就是說，Ilr與Icr方向相反。
電容電流的參數
電纜實際上各相通過絕緣電阻和分布電容與大地相連線，當人身體觸及一相時，觸電電流通過人身、大地、另外兩相對地絕緣電阻及分布電容回到電源的另外兩相，構成閉合迴路。人體中也含有相應的電流，這些電流是對人體有益的，它可以保護我們的身體免受外界的侵害，當現到更大的電流時，我們的人體所含電流就會被更大電流吸引，反而傷害到我們的身體，具體如下闡述：通過分析和數學推導得出通過人體的電流為：式中Ir通過人體的電流；Uφ電網電壓；Rr人體電阻；Rx相對地絕緣電阻；C相對地分布電容；ω交流角頻率。從上式中可以看出，人體電阻為一定值。觸電電流主要取決於電網的絕緣電阻RX和分布電容C。觸電電流當然也取決於電網電壓Uφ。例如，電網電壓為660V、電網對地絕緣電阻為100KΩ、人體電阻為1KΩ。如果不考慮分布電容的影響，則通過人體的電流為：當考慮對地電容影響時，如果C=0.5UF，則通過人體電流為：從上述計算可知，即使在絕緣電阻較高的情況下，如果分布電容的影響，則人身觸電電流顯著增加，危及生命安全。因此必須電容電流補償，以保證供電安全。
電容電流補償電路
對於一定長度的電纜，具有一定的對地分布電容，電網對地分布的電容為各條對電纜對地分布電容總和，由於使用的電網的長度，截面大小不同，分布電容也不同。所以要求附加支路電感量必須能夠調整。一般都採取兩種方法：採用零序電抗器。增加電抗器分接頭，調整零序電抗器的分接頭，就可以調整附加支路的電感量，達到補償的目的。調整時，按下按鈕BS，調整電抗器的分接頭，使毫安表的指示電流最小；採用磁放大器。首先說明磁放大器的原理。由對口型鐵芯成π型布置。在鐵芯的兩個邊柱各有一個交流線圈並相串聯，中柱有一個匝數較多的直流控制線圈。兩個交流線圈並想串聯時，應使其在中柱鐵芯產生交流磁通大小相等，方向相反，以保證在直流控制線圈中無感應電勢。由電工基礎可知，一隻鐵芯線圈接入交流電路以後，其電感量L為：L=（4πw2S10-8/1）μ；L-線圈的電感量；W-線圈匝數；1-磁路長度；μ-鐵芯導磁係數從上式中可知，當鐵芯的幾何尺寸確定以後，其電感量與匝數W平方成正比，與導磁係數μ有關，所以要得到各種不同的電感量，只要改變匝數W和μ就可以改變電感量，達到補償的目的。在鐵芯材料一定的情況下，其導磁係數決定於外加直流控制磁場的大小，隨著直流控制磁場的變化，磁化曲線上的工作點也隨之改變，因此導磁係數μ也就隨之改變。調整時，按下按鈕BS，調節電位器W1使毫安表的讀數最小，就能達到最佳補償效果。
電容電流的套用
電網分布電容是可以通過調節電感來進行補償的。目前很多類型的開關都實現了電容電流補償。如果在原電路的基礎上稍加改動，增加一些功能模組就可以實現智慧型調節電感量的大小。從而提高了防爆開關的保護性能。基於電容電流反饋有源阻尼的 LCL 型脈寬調製(pulsewidth modulation，PWM)變換器併網電流控制中，通常採用多諧振比例諧振(proportional resonant，PR)控制器來實現靜止坐標系下正弦電流給定的無靜差跟蹤和抑制電網電壓特定次諧波影響。針對電流環控制器複雜、參數多、設計難的問題，採用頻率域理論分析電容電流反饋係數和準 PR 控制器各參數對電流環性能的影響。在此基礎上，提出一種電流環控制器參數解耦簡化解析設計方法，根據穩定性、穩態誤差和相位裕度要求，分別設計電容電流反饋係數及 PR 控制器相對諧振增益係數和比例係數。該設計方法簡化了控制器參數之間的耦合關係，且多採用解析計算，不需要反覆試湊。實驗結果驗證了所提出的參數解耦解析設計方法是可行和有效的隨著分散式發電和智慧型電網的興起，儲能技術逐漸成為電力系統安全、優質運行的重要手段。能量轉換系統(power conversion systems，PCS)是儲能系統的重要組成部分，電壓型脈寬調製(pulse widthmodulation，PWM)變換器以其功率雙向流動、功率因數可控、輸入電流正弦度好等諸多優點，在單級和多級 PCS 中得到廣泛套用。LCL 型 PWM 變換器採用 LCL 濾波器併網，相對於傳統 L 濾波器，能夠更有效的抑制電流高次諧波，並降低總電感量。但 LCL 濾波器的阻尼小，易造成系統不穩定。為此，學者提出多種有源阻尼控制策略，主要包括電容電流反饋法，零極點配置及分裂電容法等。其中電容電流反饋法最為簡單有效，套用也最為廣泛。基於電容電流反饋有源阻尼的LCL型PWM變換器的併網電流閉環控制，dq 坐標系下可採用傳統PI 控制，但存在強耦合，解耦使控制方法變得複雜。
