并联有源电力滤波器交流侧滤波电感的优化设计

下面介绍如何计算A1面积的大小，

在π/6<ωt<π/2区间内

ic＊(ωt)=Ipsinωt－Id    （1）

在π/6<ωt<ωt1一小段区间内，电流ic(ωt)可近似为直线，设a1为直线的截距，表达式为

ic(ωt)=a1－[uC1-Usmsin(π/6)/L]×t   （2）

ic(π/6)=ic＊(π/6)    （3）

ic(t1)=ic＊(t1)    （4）

由式(1)～式(4)可以求出a1及t1的值。

在π/6<ωt<ωt1（即1/600<t<t1）区间内，ic与ic＊之间的跟踪误差面积A1为

同样可以求出A2，A3，A4的面积。

A2=0.405[（I 2 d L）/(330IdL+(Ucl+0.5Usm))]

由对称性，得到A3=A1，A4=A2

因此，在一个工频周期内，电流跟踪误差的面积A为

A=A1＋A2＋A3＋A4

=[(0.81Id-0.45δ)IdL]/[165IdL+(Uc1+0.5Usm)]＋[(0.81Id-0.45δ)IdL]/[330IdL+(Ucl+0.5Usm)]    （5）

这里假定上电容电压Uc1等于下电容电压Uc2，Usm为电网相电压峰值，L为滤波电感值（假设La=Lb=Lc=L），Id为非线性负载直流侧电流。

3 滤波电感对系统损耗的影响

有源滤波器一个重要的指标是效率，系统总的损耗Ploss为

Ploss=Pon＋Poff＋Pcon＋Prc    （6）

式中：Pon为开关器件的开通损耗；

Poff为开关器件的关断损耗；

Pcon为开关器件的通态损耗；

Prc为吸收电路的损耗。

    3.1 IGBT的开通与关断损耗

有源滤波器的A相主电路如图7所示。假设电感电流ic为正时，则在S4开通之前，电流ic通过二极管D1流出，当S4开通后，流过二极管D1的电流逐渐转移为流过S4，只有当Dl中电流下降到零后，S4两端的电压才会逐渐下降到零。因此，在S4的开通过程中，存在着电流、电压的重叠时间，引起开通损耗，如图8所示。