并联有源电力滤波器中交流侧滤波电感的优化设计

简介：
本研究探讨了并联型有源电力滤波器（APF）中交流侧滤波电感的设计方法，提出了一种优化设计方案以提升APF性能，减少谐波电流，并改善系统稳定性。 并联有源电力滤波器（APF）是一种先进的电力电子设备，主要用于动态抑制电网谐波及补偿无功功率。优化设计对于提升其性能至关重要，而交流侧的滤波电感则是影响这一目标的关键因素之一。 该电感的主要作用在于平滑电流波动、提高跟踪精度并减少网侧电流中的谐波成分。本研究分析了滤波电感对补偿效果的影响，并通过一台15kVA的APF进行了实验验证，结果表明优化设计可以改善电流追踪性能和降低尖刺现象。 三相四线型有源电力滤波器通常采用中点式电压逆变器结构，常用的控制策略是滞环控制。这种方法能快速响应指令与实际补偿之间的差异，并通过PWM信号驱动功率开关器件实现精确的电流调节。由于其简单性和强大的鲁棒性，该技术在处理电流迅速变化时表现出色。 以单相系统为例，在滞环控制下当负载电流增加时，相应的开关状态会随之改变来调整电容放电情况，从而使得输出电流能够跟随指令信号并在指定范围内波动。这种机制同样适用于三相系统的独立调控。 滤波电感的效果主要体现在其对快速变化的负载响应能力上。如果跟踪误差较大，则会导致网侧电流中出现尖刺现象并降低补偿精度。例如，在面对三相不控整流桥负载时，由于电流的变化速度过快，可能导致瞬态补偿不足从而增加谐波含量。 通过计算滞环控制下的指令与实际输出之间的面积差值（如图6所示的A1、A2、A3和A4部分），可以评估滤波电感的效果。基于数学模型，在特定时间段内对电流变化进行线性近似，有助于优化设计参数并提高补偿性能。 本段落提出了一种针对APF交流侧滤波电感的设计方法，通过分析跟踪误差及滞环控制原理来调整相关参数以提升整体效能和效率。实验结果证实了该方案的有效性，并为改善电力系统的电磁兼容性和抑制干扰提供了重要参考依据。