并联有源电力滤波器交流侧滤波电感的优化设计

式中：T_s为平均开关周期；

U_ces为开关管通态时饱和压降。

3.3 RC 吸收电路的损耗

RC 吸收电路的损耗为

P_rc=6×C_sU_c²f_s (12)

式中：C_s为吸收电容值。

f_s= （13）

通过以上分析，可以得到系统总损耗为

P_loss=P_on＋P_off＋P_con＋P_rc （14）

4 滤波电感的优化设计

在满足一定效率条件下，寻求交流侧滤波电感L，使补偿电流跟踪误差最小。得到如下的优化算法。

优化目标为 minA（U_c，L）

约束条件为 P_loss≤（1－η）S_APF (15)

应用于实验模型为15kVA的三相四线制并联有源滤波器，参数如下：

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。

在约束条件下利用Matlab的优化工具箱求目标函数最小时L与U_c1的值。可得到优化结果为：跟踪误差A=0.1523，此时交流侧滤波电感L=2.9mH，直流侧电压U_c=799V。

5 仿真与实验结果

表1列出了有源电力滤波器容量为15kVA时，电感取值与补偿后网侧电流的THD的比较。

表1 不 同 电 感L取 值 下 仿 真 结 果

图9，图10与图11是当U_c=2U_c1=800V，APF容量为5.2kVA时，电感L分别取7mH，5mH，3mH时的实验结果，补偿后网侧电流的THD分别为14.1％，18.3％，20.1％，与优化分析的结果相吻合。

时 间 5 ms/div

（ 上 ） 负 载 电 流iLa（ 32 A/div）（ 中 ） 网 侧 电 流isa（ 32 A/div）（ 下 ） 补 偿 电 流ica（ 16 A/div）

图 9 L取 7 mH时

时 间 5 ms/div

（ 上 ） 负 载 电 流iLa（ 32 A/div）（ 中 ） 网 侧 电 流isa（ 32 A/div）（ 下 ） 补 偿 电 流ica（ 16 A/div）

图 10 L取 5 mH时

时 间 5 ms/div

（ 上 ） 负 载 电 流iLa（ 32 A/div）（ 中 ） 网 侧 电 流isa（ 32 A/div）（ 下 ） 补 偿 电 流ica（ 16 A/div）

图 11 L取 3 mH时

6 结语

有源滤波器交流侧滤波电感直接影响谐波电流的补偿性能，因此，电感参数的选取十分关键，本研究基于15kVA的电力有源滤波器的实验模型，提出了一种优化设计交流侧滤波电感的方法，仿真和初步实验表明采用本方法选取的电感值，在满足一定效率的条件下，可获得较好的补偿性能，补偿后的网侧电流畸变率小。