并联有源电力滤波器交流侧滤波电感的优化设计

摘要：探讨了一种并联有源电力滤波器的交流侧滤波电感优化设计的方法；并应用于一台15kVA并联有源电力滤波器的实验模型中，进行了实验验证。

关键词：谐波；有源电力滤波器；滤波电感设计

　 　 扁平型电感

0 引言

并联有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波和补偿无功的新型电力电子装置，近年来，有源电力滤波器的理论研究和应用均取得了较大的成功。对其主电路（VSI）参数的设计也进行了许多探讨，但是，目前交流侧滤波电感还没有十分有效的设计方法，然而该电感对有源滤波器的补偿性能十分关键。本文通过分析有源电力滤波器的交流侧滤波电感对电流补偿性能的影响，在满足一定效率的条件下，探讨了该电感的优化设计方法，仿真和实验初步表明该方法是有效的。

1 三相四线并联型有源电力滤波器的结构与工作原理

图1为三相四线制并联型有源电力滤波器的结构。主电路采用电容中点式的电压型逆变器。电流跟踪控制方式采用滞环控制。

图1 三相四线制并联型有源滤波器的结构

以图2的单相控制为例，分析滞一体成型电感器环控制PWM调制方式实现电流跟踪的原理。在该控制方式中，指令电流计算电路产生的指令信号i_c^＊与实际的补偿电流信号i_c进行比较，两者的偏差作为滞环比较器的输入，通过滞环比较器产生控制主电路的PWM的信号，此信号再通过死区和驱动控制电路，用于驱动相应桥臂的上、下两只功率器件，从而实现电流i_c的控制。

图2 滞环控制PWM调制方式实现电流跟踪的原理图

以图3中A相半桥为例分析电路的工作过程。开关器件S₁和S₄组成A相的半桥变换器，电容C₁和C₂为储能元件。u_c1和u_c2为相应电容上的电压。为了能使半桥变换器正常跟踪指令电流，应使其电压u_c1和u_c2大于输入电压的峰值。

（a）i_ca>0,di_ca/dt>0（b）i_ca>0,di_ca/dt<0

（c）i_ca<0,di_ca/dt<0（d）i_ca<0,di_ca/dt>0

图3 电压型逆变器A相工电感参数作过程图

当电流i_ca>0时，若S₁关断，S₄导通，则电流流经S₄使电容C₂放电，如图3（a）所示，同时，由于u_c2大于输入电压的峰值，故电流i_ca增大(di_ca/dt>0)。对应于图4中的t₀～t₁时间段。

当电流增大到i_ca^＊＋δ时（其中i_ca^＊为指令电流，δ为滞环宽度），在如前所述的滞环控制方式下，使得电路状态转换到图3(b)，即S₄关断，电流流经S₁的反并二极管给电容C₁充电，同时电流i_ca下降(d

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