[发明专利]一种有源电力滤波器输出滤波器设计方法及应用

权利要求书

1.一种有源电力滤波器输出滤波器设计方法，其特征在于，所述输出滤波器设计方法包括：

建立输出滤波器各设计目标和已知电感参变量之间的三元函数，并对建立的三元函数进行四维数据场可视化编程；

结合获得的四维数据场可视化编程，通过取交集运算获取满足输出滤波器多目标设计要求的最优解集并进行相应可视化。

2.如权利要求1所述的输出滤波器设计方法，其特征在于，建立输出滤波器各设计目标和已知电感参变量之间的三元函数前，进行滤波电感的参数取值确定，电感的参数L取值范围为：

代入样机参数，得实际的总电感取值范围为196uH≤L≤386uH。

3.如权利要求1所述的输出滤波器设计方法，其特征在于，所述进行四维数据场可视化编程的方法包括：

将三元函数u＝f(x,y,z)绘制于三维空间坐标系中，用三个坐标轴分别表示各自变量x，y，z，第四维应用量u通过连续变化的颜色表达。

4.如权利要求1所述的输出滤波器设计方法，其特征在于，要利用可视化的设计方法，所述进行相应可视化的方法包括：

建立多元函数，表征铁芯伏安能力的窗口面积A_w，铁芯截面积A_e和线圈匝数N作为自变量，依次求解电感感值、热损耗、散热表面积、温升及体积各目标函数f(A_w,A_e,N)的表达式，并完成可视化。

5.如权利要求4所述的输出滤波器设计方法，其特征在于，l_g为气隙长度，D为舌宽且D＝2E，F为窗口深度且F＝3E，故A_w＝F·E＝3E²，A_e＝C·D；则线圈厚度H和线圈的平均匝长MLT表示为：

同时，设置初始范围为：A_w∈(0,40)cm²，A_e∈(0,20)cm²，N∈(0,100)匝。

6.如权利要求4所述的输出滤波器设计方法，其特征在于，所述电感感值中的电感量确定方法包括：

不饱和时的电感量表达式为：

其中，μ₀为真空磁导率，μ_r为铁芯材料的相对磁导率；r＝l_g/l_c，l_c≈12E，电感量表达式改写为：

选取r＝0.0005，μ_r＝1000，得L(A_w,A_e,N)为：

在满足147μH≤L₁≤290μH条件下，当A_w一定时，A_e和N的变化成反比；

热损耗的设计方法为：

总损耗P表示为：

取I＝75A，J＝500A/cm²，ρ_Cu＝1.75×10^-6Ω·cm，φ_max＝0.254cm，ρ_Fe＝7,25×10^-3kg/cm³，f＝250Hz，k＝0.000557，α＝1.68，β＝1.86；得损耗表达式P(A_w,A_e,N)为：