并聯有源電力濾波器交流側濾波電感的優化設計

式中：T_s為平均開關周期；

U_ces為開關管通態時飽和壓降。

3.3 RC 吸收電路的損耗

RC 吸收電路的損耗為

P_rc=6×C_sU_c²f_s (12)

式中：C_s為吸收電容值。

f_s= （13）

通過以上分析，可以得到系統總損耗為

P_loss=P_on＋P_off＋P_con＋P_rc （14）

4 濾波電感的優化設計

在滿足一定效率條件下，尋求交流側濾波電感L，使補償電流跟蹤誤差最小。得到如下的優化算法。

優化目標為 minA（U_c，L）

約束條件為 P_loss≤（1－η）S_APF (15)

應用于實驗模型為15kVA的三相四線制并聯有源濾波器，參數如下：

S_APF=15kVA，V_sm=310V，η=95％，

I_d=103A，I_av=18A，δ=1A，

C_s=4700pF，U_ces=3V，t_on=50ns，

t_off=340ns。

在約束條件下利用Matlab的優化工具箱求目標函數最小時L與U_c1的值。可得到優化結果為：跟蹤誤差A=0.1523，此時交流側濾波電感L=2.9mH，直流側電壓U_c=799V。

5 仿真與實驗結果

表1列出了有源電力濾波器容量為15kVA時，電感取值與補償后網側電流的THD的比較。

表1 不 同 電 感L取 值 下 仿 真 結 果

圖9，圖10與圖11是當U_c=2U_c1=800V，APF容量為5.2kVA時，電感L分別取7mH，5mH，3mH時的實驗結果，補償后網側電流的THD分別為14.1％，18.3％，20.1％，與優化分析的結果相吻合。

時 間 5 ms/div

（ 上 ） 負 載 電 流iLa（ 32 A/div）（ 中 ） 網 側 電 流isa（ 32 A/div）（ 下 ） 補 償 電 流ica（ 16 A/div）

圖 9 L取 7 mH時

時 間 5 ms/div

（ 上 ） 負 載 電 流iLa（ 32 A/div）（ 中 ） 網 側 電 流isa（ 32 A/div）（ 下 ） 補 償 電 流ica（ 16 A/div）

圖 10 L取 5 mH時

時 間 5 ms/div

（ 上 ） 負 載 電 流iLa（ 32 A/div）（ 中 ） 網 側 電 流isa（ 32 A/div）（ 下 ） 補 償 電 流ica（ 16 A/div）

圖 11 L取 3 mH時

6 結語

有源濾波器交流側濾波電感直接影響諧波電流的補償性能，因此，電感參數的選取十分關鍵，本研究基于15kVA的電力有源濾波器的實驗模型，提出了一種優化設計交流側濾波電感的方法，仿真和初步實驗表明采用本方法選取的電感值，在滿足一定效率的條件下，可獲得較好的補償性能，補償后的網側電流畸變率小。