并联型有源电力滤波器输出电感选择的新方法
0引言
随着电力电子器件等非线性负载在电力系统中1的大量应用，电能质量问题已经引起了国内外学者及电网运行工作者的普遍关注。各种连接在电网的非线性负载，尤其是传统的相控整流器，向电网中注入了大量的谐波电流。它不仅会影响电能的传输效率、引起电力设备的非正常运行，还会引起电力系统中继电保护装置的误动作并干扰通信系统的正常运行。在对电能质量要求较高的工厂企业中，电能质量问题会导致产品不合格甚至报废，造成严重的经济损失[1-3]。
根据有源电力滤波器(activepowerfilter，APF)与电网连接方式的不同，其拓扑结构可以分为并联型和串联型。并联型APF并联在市电与负载之间，主要用来补偿电流源性质的谐波源。广泛应用于380V系统电压的三相三线制和三相四线制配电网络中的并联型有源滤波器，通常通过输出电感与电网直接相连，具有结构简单、容易控制等特点，目前国内研制出的样机也多采用这种结构[4-5]。在这种拓扑结构中，APF输出电感的选取对补偿效果起决定性作用。若电感太大，补偿电流的变化速度慢，APF的动态性能不好，对高次谐波的补偿能力差；若电感太小，补偿电流的变化速度快，APF的动态性能好，但对开关器件的开关频率要求较高，且补偿电流中含有大量的高次谐波。由此可见，输出电感值的选取在APF的设计中起着至关重要的作用。
目前常用的选择输出电感的方法有2种：一种是基于坐标变换的方法[6-7]，该方法是在各种假设的基础上提出的，求得的值比较粗略；另一种方法是假设APF补偿电流的动态性能由最高次谐波来决定[8]，忽略了其他低次谐波对APF的补偿性能的影响，因此其结果更粗略，只能将最优电感值锁定在一个很大的范围内。针对目前APF设计过程中在选择输出电感方面存在的问题，本文提出一种基于谐波电流分析的电感值确定方法，该方法能准确求得最佳的输出电感值。仿真结果证实了该方法的正确性与可行性。