如何计算SR电动机功率变换器伏安容量？

在异步电动机PWM逆变器设计理论中，功率因数是重要性能指标之一。由于PWM逆变器是一个复杂的非线性电路，施以正弦电压后，输入电流波形为非正弦波，因此应考虑谐波对功率因数的影响，其总功率因数λ按下式定义为

式中，P为逆变器输入有功功率（包括谐波电流产生的功率），若忽略逆变器开关损耗，其即为逆变器输出的有功功率；S为逆变器输入的视在功率，（其中，U_L为逆变器输入三相交流电线电压有效值；I_L为输入线电流有效值）。

与上述异步电动机PWM逆变器总功率因数的定义类似，参考文献[22]定义了“单位千瓦转换功率下功率变换器伏安要求”这一物理量作为度量SR电动机功率变换器成本的重要参数。而“功率变换器伏安容量”则是与式（3-3）中的视在功率S相类似的一个概念，其与功率变换器的尺寸及损耗大小有关。显然，SR电动机功率变换器单位千瓦转换功率下需要的千伏安减小，类似于异步电动机PWM逆变器总功率因数的提高。

对采用直流电源供电、输出电流为单向脉冲波的SR电动机功率变换器伏安容量的确定方法有如下两种^[22]：

1.由峰值电流和峰值电压确定功率变换器容量

令S为伏安积ui与主开关器件数之积，由此计算出的伏安要求特别适合于采用GTR这类额定峰值电流/额定有效值电流小的电力电子器件构成的功率变换器。

考察图3-1和图3-2所示的两种功率变换器主电路，当一相只有一个主开关器件，则各器件的峰值电压为2U_s；若每相有两个主开关器件，则每个器件的峰值电压仅为U_s，因此，这两种功率变换器的伏安容量均为

S=2mU_si_p （3-4）(www.xing528.com)

式中，m为SR电动机的相数；U_s为功率变换器输入直流电压最大值；i_p为相电流峰值。

若又知道功率变换器输出功率P，则据式（3-3）、式（3-4）即可计算按峰值电压、电流定义的功率变换器单位千瓦所要求的伏安数（=P/S）。

2.按有效值电流和峰值电压确定功率变换器容量

对选用额定峰值电流/额定有效值电流比值高的SCR、GTO晶闸管、功率MOSFET等作主开关器件的功率变换器，用相电流有效值按式（3-5）计算功率变换器容量比用峰值电流计算更有意义，即

S=2mU_sI （3-5）

式中，I为相电流的有效值。

根据式（3-3）、式（3-5）即可计算按峰值电压和有效值电流定义的功率变换器单位千瓦所要求的伏安数（=P/S）。

显然，以上两种方法所定义的功率变换器单位功率伏安数之比即为相电流峰值与有效值的比值。但该比值受控制方式及SR电动机电磁设计的影响，变化范围大，故难以确定。