并联有源电力滤波器交流侧滤波电感的优化设计

来源：作者：发布时间：2015-02-13 09:09:58 浏览量：

i_c(t)|dt（9）

式中：i_c(t)为IGBT集电极电流；

U_c为集射之间电压（忽略二极管压降即为主电路大功率电感直流侧电压）；

t_on为共模电感开通时间；

T₀为一个工频周期；

f_s为器件平均开关频率；

I_av为主电路电流取绝对值铁氧体电感后的平均值。

类似可推得关断损耗为

P_off=6××f_s(10)

式中：t_off为关断时间。

3.模压电感2 IGBT的通态损耗

假设t_con为开关管导通时间，考虑到上下管占空比互补，可假设占空比为50％，即t_con=0.5T_s。

则通态损耗为

P_con=6∑i_c(t)U_cest_con/T₀=3I_avU_ces（11）

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=色码电感器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

插件电感器

交流侧滤波电感L/mH

直流侧电压U

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