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。
由图8可知单个S4开通损耗为
式中：ic(t)为IGBT集电极电流；
Uc为集射之间电压（忽略二极管压降即为 主电路直流侧电压）；
ton为开通时间；
T0为一个工频周期；
fs为器件平均开关频率；
Iav为主电路电流取绝对值后的平均值。
类似可推得关断损耗为
式中：toff为关断时间。
3.2 IGBT的通态损耗
假设tcon为开关管导通时间，考虑到上下管占空比互补，可假设占空比为50％，即tcon=0.5Ts。则通态损耗为
式中：Ts为平均开关周期；
Uces为开关管通态时饱和压降。
3.3 RC吸收电路的损耗
RC吸收电路的损耗为
4 滤波电感的优化设计
在满足一定效率条件下，寻求交流侧滤波电感L，使补偿电流跟踪误差最小。得到如下的优化算法。
应用于实验模型为15 kVA的三相四线制并联有源滤波器，参数如下：
在约束条件下利用Matlab的优化工具箱求目标函数最小时L与Uc1的值。可得到优化结果为：跟踪误差A=0.152 3，此时交流侧滤波电感L=2.9 mH，直流侧电压Uc=799 V。
5 仿真与实验结果
表1列出了有源电力滤波器容量为15 kVA时，电感取值与补偿后网侧电流的THD的比较。
图9，图10与图11是当Uc=2Uc1=800 V，APF容量为5.2 kVA时，电感L分别取7 mH，5 mH，3 mH时的实验结果，补偿后网侧电流的THD分别为14.1％，18.3％，20.1％，与优化分析的结果相吻合。
6 结语
有源滤波器交流侧滤波电感直接影响谐波电流的补偿性能，因此，电感参数的选取十分关键，本研究基于15 kVA的电力有源滤波器的实验模型，提出了一种优化设计交流侧滤波电感的方法，仿真和初步实验表明采用本方法选取的电感值，在满足一定效率的条件下，可获得较好的补偿性能，补偿后的网侧电流畸变率小。
参考文献
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