專利名稱：一種無(wú)功和諧波分量檢測(cè)分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，具體是ー種無(wú)功和諧波分量檢測(cè)分離方法，其使用信號(hào)處理技術(shù)，從電網(wǎng)電壓或電流數(shù)據(jù)中檢測(cè)并分離出其中的有功、無(wú)功和諧波分量。
背景技術(shù)：
電能質(zhì)量是指通過(guò)電網(wǎng)供給用電設(shè)備或用戶端的交流或直流電能的品質(zhì)。導(dǎo)致用戶電カ設(shè)備不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差，造成用電設(shè)備故障或錯(cuò)誤動(dòng)作的任何電カ問(wèn)題都是電能質(zhì)量問(wèn)題。近年來(lái)，電網(wǎng)諧波污染問(wèn)題日趨突出，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的電能質(zhì)量和用戶設(shè)備的安全運(yùn)行。其有源治理措施的基本原理是檢測(cè)電網(wǎng)電流中的諧波成分，通過(guò)向電網(wǎng)注入與其 大小相等方向相反的補(bǔ)償電流，使電網(wǎng)的總諧波電流為零，從而達(dá)到凈化電網(wǎng)的目的。電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償同樣也需要先準(zhǔn)確檢測(cè)出其中的無(wú)功分量。因此治理措施性能的優(yōu)劣與它所采用的諧波電流檢測(cè)方法有很大關(guān)系。目前諧波電流檢測(cè)普遍采用的成熟方法是H.Akagi提供的基于瞬時(shí)無(wú)功理論的諧波電流檢測(cè)方法及其改進(jìn)方法，但該方法更適合應(yīng)用于三相系統(tǒng)。有文獻(xiàn)將自適應(yīng)噪聲對(duì)消原理應(yīng)用于諧波電流檢測(cè)，并驗(yàn)證了其可行性。構(gòu)成自適應(yīng)濾波器的算法有很多種，其中以LMS(最小均方)自適應(yīng)算法最為常用，優(yōu)點(diǎn)在于作為閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)參數(shù)變化具有自適應(yīng)能力，并且算法對(duì)于單相、三相系統(tǒng)具有通用性。傳統(tǒng)定步長(zhǎng)LMS算法的內(nèi)在限制決定其在收斂速度和穩(wěn)態(tài)失調(diào)之間的要求是存在很大矛盾的。小的步長(zhǎng)μ確保穩(wěn)態(tài)時(shí)具有小的失調(diào)，但是算法的收斂速度慢，并且對(duì)非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的跟蹤能力差；大的步長(zhǎng)μ使算法具有更快的收斂速度和好的跟蹤能力，但這是以大的失調(diào)為代價(jià)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是基于自適應(yīng)信號(hào)處理技術(shù)，提供ー種快速的高精度無(wú)功和諧波分量檢測(cè)分離方法。一種無(wú)功和諧波分量檢測(cè)分離方法，采用自適應(yīng)濾波器，自適應(yīng)濾波器的迭代公式為c (n) = d (n) -y (η)(I)= Xt (n) ff* (η) _ΧΤ (η) W (η)e (η) = d (η) + ξ (η) -y (η) = c (η) + ξ (η)(2)W (η+1) = W (η) +2 μ e (η) X (η)(3)其中，X(η)表不η時(shí)刻參考輸入信號(hào)，W(η)表不η時(shí)刻自適應(yīng)濾波器的權(quán)系數(shù)，W*(n)表示η時(shí)刻未知系統(tǒng)的權(quán)系數(shù)，d (η)為期望信號(hào)，y(n)為濾波器輸出信號(hào)，e (η)為誤差信號(hào)；e(n)由ξ (η)和c (η)組成，ξ (η)為輸入干擾信號(hào)，c (η)為跟蹤誤差信號(hào)，μ為步長(zhǎng)因子；其特征在于步長(zhǎng)μ遞推公式如下
ρ (η) = β ρ(η_1) + (1_β )e(n)/S(n)= β ρ (η-1) + (I- β ) K (η)(5)μ (η+1) = α μ (η) + Y ρ2 (η)(6)其中S(n) =(1(η) + ξ (η)為總待檢信號(hào)，對(duì)應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中的iJt)，即負(fù)載側(cè)電流，P (η)為信號(hào)Κ(η)的相干平均估計(jì)，Κ(η)為誤差信號(hào)e(n)在總信號(hào)中所占比率，β =0.99、α = O. 97、y= 0. 032。本發(fā)明的有益效果在系統(tǒng)噪聲干擾較大的情況下，能夠保證使無(wú)功、諧波分量檢測(cè)過(guò)程既具有較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，又保持較高的檢測(cè)精度；改進(jìn)算法與傳統(tǒng)算法相比，計(jì)算量增加有限，但性能卻有很大改善，并保持了自適應(yīng)算法原有魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，算法對(duì)于単相、三相系統(tǒng)具有通用性。


圖I是自適應(yīng)濾波器原理框圖；圖2是負(fù)載側(cè)電流中基波信號(hào)的檢測(cè)波形圖，其中圖2(a)為適應(yīng)定步長(zhǎng)算法(步長(zhǎng)O. 001)的基波檢測(cè)波形，圖2(b)為本發(fā)明算法的對(duì)比波形；圖3是本發(fā)明遞推算法中步長(zhǎng)變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。圖I所示為自適應(yīng)濾波器原理框圖，其迭代公式為c (n) = d (n) -y (η)(I)= Xt (n) ff* (η) _ΧΤ (η) W (η)e (η) = d (η) + ξ (η) -y (η) = c (η) + ξ (η)(2)W (η+1) = W (η)+2 μ e (η) X (η)(3)其中，X(η)表不η時(shí)刻參考輸入信號(hào)，W(η)表不η時(shí)刻自適應(yīng)濾波器的權(quán)系數(shù)，W*(n)表示η時(shí)刻未知系統(tǒng)的權(quán)系數(shù)，d (η)為期望信號(hào)，y(n)為濾波器輸出信號(hào)，e (η)為誤差信號(hào)；e(n)由ξ (η)和c (η)組成，ξ (η)為輸入干擾信號(hào)，c (η)為跟蹤誤差信號(hào)，μ為步長(zhǎng)因子，用來(lái)控制算法的穩(wěn)定性和收斂速度。自適應(yīng)算法的目的就是通過(guò)誤差反饋不斷調(diào)整濾波器的權(quán)值W(n)來(lái)跟蹤擴(kuò)(η)，使得y (η)跟蹤d(n)的變化。在APF諧波檢測(cè)中，流過(guò)非線性負(fù)載的周期性非正弦電流為ijt)，將其進(jìn)行傅氏分解
權(quán)利要求
1.一種無(wú)功和諧波分量檢測(cè)分離方法，采用自適應(yīng)濾波器，自適應(yīng)濾波器的迭代公式為 c (n) = d (n) -y (η)(I) =Xt (n)ff*(n) -Xt (n) W (η)e (η) = d (η) + ξ (η) -y (η) = c (η) + ξ (η)(2) W (η+1) = W (η) +2 μ e (η) X (η)(3) 其中，X(η)表不η時(shí)刻參考輸入信號(hào)，W(η)表不η時(shí)刻自適應(yīng)濾波器的權(quán)系數(shù)，ff*(n)表示η時(shí)刻未知系統(tǒng)的權(quán)系數(shù)，d(n)為期望信號(hào)，y (η)為濾波器輸出信號(hào)，e (η)為誤差信號(hào)；e(n)由ξ (η)和c (η)組成，ξ (η)為輸入干擾信號(hào)，c (η)為跟蹤誤差信號(hào)，μ為步長(zhǎng)因子；其特征在于步長(zhǎng)μ遞推公式如下P (η) = β ρ(η-1) + (1-β )e(n)/S(n) =β ρ(η-1) + (1-β )Κ(η)(5) μ (η+1) = α μ (η) + Y ρ2 (η)(6) 其中S(n) =(1(η) + ξ (η)為總待檢信號(hào)，對(duì)應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中的iJt)，即負(fù)載側(cè)電流，ρ (η)為信號(hào)Κ(η)的相干平均估計(jì)，Κ(η)為誤差信號(hào)e(n)在總信號(hào)中所占比率，β =0.99、α=O. 97、y= 0. 032。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無(wú)功和諧波分量檢測(cè)分離方法，采用時(shí)變步長(zhǎng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)定步長(zhǎng)LMS算法。變步長(zhǎng)LMS算法是基于這樣的準(zhǔn)則當(dāng)權(quán)系數(shù)遠(yuǎn)離最佳權(quán)值時(shí)，步長(zhǎng)比較大，以加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和對(duì)時(shí)變系統(tǒng)的跟蹤速度；當(dāng)權(quán)系數(shù)接近最佳權(quán)值時(shí)，步長(zhǎng)比較小，以獲得較小的穩(wěn)態(tài)誤差。本發(fā)明利用誤差信號(hào)的時(shí)間均值估計(jì)來(lái)控制步長(zhǎng)更新，以便能夠有效地調(diào)整步長(zhǎng)，保證較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；并且在更新步長(zhǎng)時(shí)，大大降低了不相關(guān)噪聲信號(hào)的干擾，使得即使在較大噪聲干擾的情況下，系統(tǒng)仍具有較小的穩(wěn)態(tài)誤差。改進(jìn)算法與傳統(tǒng)算法相比，計(jì)算量增加有限，但性能卻有很大改善，并保持了自適應(yīng)算法原有魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R23/165GK102654533SQ20121012547
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者卜樂(lè)平, 夏立, 李輝, 王征, 邵英 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)