支撑电容的设计选型及分析
1. 支撑电容的设计选型
图1 地铁牵引系统主电路原理示意图
辅助逆变器（简称SIV ）中支撑电容的应用见图1，支撑电容器C 作为一个能量缓冲器，对直流电路的电压进行滤波，并保持其相对的稳定。

其主要功能如下： a ） 与电感L 形成LC ，对输入端的电压剑锋进行滤除。

b ） 为斩波模块的提供瞬变电流
支撑电容器主要技术参数包括直流额定电压NDC U 、额定电流N I （有效值，连续）、电容值、电感值、耐压、损耗角、工作温度。

耐压与工作温度由牵引变流器系统应用条件可确定；电感值与损耗角由电容器本身的结构决定。

因此对支撑电容器的选型而言，主要是确定其额定工作电流及工作电压。

支撑电容器容量越大对直流回路的纹波电压抑制能力越强，但过大将增加系统的成本与体积，同时还会带来一些负面影响，如变流器开关桥臂短路时故障的危险程度也增大，因此支撑电容器的取值得控制在合适的范围之内。

1.1 额定电压的选择：
支撑电容额定电压是指直流标称电压，是设计电容时，考虑连续运行状态所采用的但不能改变方向的任一极性的最高工作峰值电压。

电容器的损耗与其电压平方成正比，过电压会使电容器发热严重，电容器绝缘会老化，寿命缩短。

所以电容器的工作电压一般低于电容器本身的标称电压，对于机车环境中使用的电力电子电容器的工作电压是电容器标称电压的80%-90%。

系统的额定电压为1500V ，系统的最高电压为1800V ，因此该支撑电容额定工作电压选择2000V 。

1.2 额定电流的选择：
按将DC600~1800V 斩波降压到600V 计算。

斩波频率f 取1.5kHz ，T=667uS 。

1800V 升压到600V 模式，ton=600/1800T=0.3333T=222uS
L取1400uH,
△I=Ul/Lx△T=1200/1400x222=190A
但Imax=P/U=80000/600=133A，所以三角波电流过零，△Imax=133A
电容脉动电流=1.732/6 △Imax=38A，脉动电流即额定值，考虑一定裕量，选取50A。

1.3容值的选择：
电路对容值没有明确计算要求，根据供应商设计规范，额定电流50A，对应的容值为2100uF.
附录A支撑电容的参数A．1 额定直流电压：UN= 2000VDC
A．2 电容值：CN= 2100uF±5%
A．3 额定电流（有效值，连续）：IN= 50 Arms
A．4 电感值：L≤100 nH
A．5 对壳耐电压：工频6000V AC ,60s
A．6 端子间直流试验电压：3000VDC，10s
A．7 损耗角（50Hz，20℃）：≤3.0×10-3
A．8工作温度范围：-45℃～+70℃
A．9 周围空气湿度：0 ～95%
A．10 重量：约28kg
A．11 预期寿命：100000小时（额定工况）
A．12 液体介质：硅油
A．13 极间固体绝缘介质：锌铝金属化安全膜
A．14 接线端子拧紧力矩: ≤25 N.m
A．15 外形见附图, 外形尺寸应由工装模具保证A．16 产品铭牌贴于产品底部
A．17 出线端子全部短接
附录B支撑电容的型式试验项目。