有源电力滤波器设计

2．4 直流侧电压的计算和电容的选取

主电路的工作模式及相应的开关系数，如表1所列，等效电路图如图3所示。  

  
当Ka=-1/3时，电流ica上升，即要求

如果直流侧电压不能满足大于有源电力滤波器与供电系统连接点的相电压峰伉(Em)的3倍，即  



就不会永远成立，这是不希望出现的。
同理，当Ka=1／3时，电流ica下降，即要求  



也不会永远成立。

所以直流侧电压应满足如下条件，即  



意味着主电路直流侧电压值应大于有源电力滤波器与供电系统连接点的相电压峰值(Em)的3倍。在此基础上，直流侧电压值越大，补偿电流的跟随性能越好，但器件的耐压要求也就越高，因此要综合考虑。

由式(15)，得  



由此可选取直流侧参考电压Udref为1000V。

有源电力滤波器在实际运行时很难将主电路直流侧电压控制在某一恒定值，直流侧电压波动的根本原因在于补偿电流在交流电源与有源电力滤波器之间的能量脉动。若电容值选择过小。主电路直流侧电压波动就会过大，影响有源电力滤波器的补偿效果；而若电容值选择过大，则主电路直流侧电压动态响应变慢，电容体积和价格也会增加。因此必须综合考虑，合理选择。

假设在某一PwM周期内电容始终处于充电或放电状态，直流侧电容电压最大允许偏离设定值为△Udmax，则  



2．5 输出电感值的选取

电压型有源滤波器的补偿特性丰要取决于输出补偿电流对于补偿指令电流的跟踪控制能力。而输出电感值直接决定了补偿电流的跟踪速度，从而很大程度地影响电力有源滤波器的工作性能。电感值过大，则系统不能适时跟踪指令电流信号，而且电感值的增大也会造成设备成本的增加；反之。如果太小，则补偿后的纹波电流过大。因此，设计时必须合理选择主电路交流侧输出电感值。

2．5．1 电感的最大取值

由主电路的模型，对于A相有  



式(23)中，对于不同的谐波源和不同的补偿要求，指令电流ica*是不同的，其最大电流变化率

与补偿参考电流的具体表达形式密切相关。其经验公式为  



2．5．2 电感的最小取值

如果电感取值太小，则会使补偿电流的纹波过大，影响有源电力滤波器的补偿效果。因此，电感的最小值主要由主电路开关器件所产牛的纹波决定，电感的作用是将其在补偿电流上产生的纹波限定在一定范围内。若有源电力滤波器的实际输出电流偏离指令电流的最大允许值为△imax，则  



因而可以根据式(23)和式(29)，并结合实际情况对交流侧电感值进行选取和调整，从而选择合适的电感值。  

3 结语

本文分析了有源电力滤波器的系统结构和工作原理，对其主电路的参数设计给出了理论上的依据，讨论了采用滞环控制时电网电压、变流器工作频率、直流侧电压及主电路电感值和滞环宽度间的相互关系。