并联型有源电力滤波器输出电感选择的新方法
长期运行时,等式右侧的平均值为4Udc/9[12]。为保证APF对补偿电流具有良好的跟踪能力,输出电感值应取为
330A并联型有源滤波器输出电感的计算及仿真
3.1基于电压平均值的输出电感值计算
将式(6)代入(9),并将Id=3/2Ia代入,可得有源滤波器的输出电感值计算公式:
对于三相桥式整流负载,谐波电流含量约为负载容量的30%[11],即
对于30A有源滤波器,即Ic=30A。为保证APF对谐波变化有良好的控制能力,通常取Udc为电网电压峰值的3倍以上,并留有一定的裕量[12]。本文取Udc=1000V。将Udc、Ic代入式(12),可得电感值L=1.5mH。
3.2基于电压最小值的输出电感值计算
将式(6)代入(8),并联立Id=32Ia、Ic=0.3Ia、ω=100π,可得基于电压最小值的输出电感值计算公式:
3.3Matlab/Simulink仿真
针对由式(12)和(13)计算出的2个电感值,本文分别进行了仿真[14-16]。仿真主电路模型及器件参数如图4所示。
1)基于电压平均值计算的电感值仿真。
当电感L=1.5mH时,a相负载电流、补偿电流、源电流波形如图5所示。图6、7分别为补偿前后负载电流和源电流的频谱图。从分析结果可以看出,经过补偿后,25次以内的谐波畸变率η从补偿前的26.97%降低到1.19%。仿真结果表明,根据本文提出的方法选择电感值取得了较为理想的补偿效果。
为便于比较分析,本文对1.5mH附近不同电感值时APF的运行状况也进行了仿真。输出电感的值为1、3mH时,仿真波形如图8、9所示。相关数据对比如表1所示。
根据表1中的仿真结果可知:在三角波频率相同的条件下,L=1mH时,APF对所要补偿次数内的谐波补偿效果最好,但较小的电感会引起较大的开关谐波,使开关频率附近的谐波变大,补偿后源电流的总谐波畸变量增大,增加了滤波的难度;L=3mH时,APF的跟踪效果明显变差,补偿后源电流带有毛刺,且谐波含量超出允许范围;L=1.5mH时,补偿后源电流的THD在允许的理想范围内,且对系统的冲击较小,补偿后源电流也没有毛刺,取得了良好的补偿效果。图10给出了电感值不同时,源电流中所含开关频率附近的谐波频谱分析。由频谱分析结果可知,L=1mH时,虽然APF的补偿效果最好,但开关频率附近的谐波明显变大,这 会给电网带来很大的噪声污染,从而对滤波又提出了更高的要求。