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并联型有源电力滤波器输出电感选择的新方法

2019-07-10 06:14:37      点击:
上一篇:CMOS集成电感的建模与仿真

2)基于电压最小值计算的电感值仿真。

由式(13)可得,此时的输出电感L=0.076mH。这是按APF正常运行时的最恶劣情况选出的电感值,所以在任何情况下均能保证补偿电流跟踪指令值的变化,APF对补偿电流的跟踪能力最强。但由于此时电感值太小,而APF运行时电感两端的电压差很大,在一个开关周期内,补偿电流将出现骤增或骤减,使开关纹波明显增大,而开关纹波电流又注入到电网,使补偿后的电网波形明显变坏。图11是输出电感L=0.076mH时的APF仿真波形。

可见,补偿后电网电流波形明显变差,补偿后源电流的谐波含量为20.21%,远远超出允许范围,与L=1.5mH时的补偿效果(见图5)相差明显。

由以上分析及仿真验证可知,按最小值条件选择的电感值虽然跟踪能力最强,能在最恶劣的情况下跟踪谐波电流的变化。但绝大多数时候,过小的电感值将使补偿电流变化过于迅速,在一个开关周期内会出现补偿电流的骤增或骤减,带来很大的开关纹波。理论分析及仿真结果表明文中按平均值的方法确定并联型有源电力滤波器的输出电感是可行的。

为说明电感值过小时,电感对开关频率及源电流THD的影响,图12、13给出了L=0.076mH时,补偿后源电流及开关频率附近的谐波的频谱分析。

可见,电感选择过小时,APF给电网带来了很大的冲击电流,并向电网注入了较大的开关纹波,补偿效果明显变差。

4结论

本文提出了一种基于谐波电流分析的输出电感值选取方法,仿真结果证明了该方法的正确性与可行性。该方法的优点在于能根据补偿目的的不同准确计算出所需的电感值,而不是将最优电感值限制在一个大的范围内。另外,在计算输出电感时电流跟踪能力的影响不可忽略。当电感较小时,电流跟踪能力较强,但高次谐波分量增加,开关频率附近的谐波含量明显增大;电感较大时,电流跟踪能力弱,使补偿效果变差,但高次谐波含量低。设计输出电感时,输出电感值应在跟踪能力满足的条件下稍微降低,同时也应考虑因此而带来的高次谐波问题.