并聯(lián)有源電力濾波器交流側(cè)濾波電感的優(yōu)化設(shè)計(jì)

式中：T_s為平均開關(guān)周期；

U_ces為開關(guān)管通態(tài)時(shí)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(guò)以上分析，可以得到系統(tǒng)總損耗為

P_loss=P_on＋P_off＋P_con＋P_rc （14）

4 濾波電感的優(yōu)化設(shè)計(jì)

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

優(yōu)化目標(biāo)為 minA（U_c，L）

約束條件為 P_loss≤（1－η）S_APF (15)

應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑?5kVA的三相四線制并聯(lián)有源濾波器，參數(shù)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(yōu)化工具箱求目標(biāo)函數(shù)最小時(shí)L與U_c1的值?？傻玫絻?yōu)化結(jié)果為：跟蹤誤差A=0.1523，此時(shí)交流側(cè)濾波電感L=2.9mH，直流側(cè)電壓U_c=799V。

5 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表1列出了有源電力濾波器容量為15kVA時(shí)，電感取值與補(bǔ)償后網(wǎng)側(cè)電流的THD的比較。

表1 不 同 電 感L取 值 下 仿 真 結(jié) 果

圖9，圖10與圖11是當(dāng)U_c=2U_c1=800V，APF容量為5.2kVA時(shí)，電感L分別取7mH，5mH，3mH時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，補(bǔ)償后網(wǎng)側(cè)電流的THD分別為14.1％，18.3％，20.1％，與優(yōu)化分析的結(jié)果相吻合。

時(shí) 間 5 ms/div

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

圖 9 L取 7 mH時(shí)

時(shí) 間 5 ms/div

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

圖 10 L取 5 mH時(shí)

時(shí) 間 5 ms/div

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

圖 11 L取 3 mH時(shí)

6 結(jié)語(yǔ)

有源濾波器交流側(cè)濾波電感直接影響諧波電流的補(bǔ)償性能，因此，電感參數(shù)的選取十分關(guān)鍵，本研究基于15kVA的電力有源濾波器的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停岢隽艘环N優(yōu)化設(shè)計(jì)交流側(cè)濾波電感的方法，仿真和初步實(shí)驗(yàn)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(bǔ)償性能，補(bǔ)償后的網(wǎng)側(cè)電流畸變率小。