一種能抗脈沖噪聲干擾的供電網(wǎng)諧波抑制方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能抗脈沖噪聲干擾的供電網(wǎng)諧波抑制方法和系統(tǒng)，基于有源濾波的方法，采用了自感知執(zhí)行器的原理，將感知部分和執(zhí)行部分融合到一起，使兩部分互相傳遞信息，能夠克服“當(dāng)感知信號(hào)出錯(cuò)時(shí)無法消除諧波甚至使信號(hào)更差”的缺點(diǎn)，同時(shí)也能提高諧波抑制的效果；在各次諧波權(quán)值更新時(shí)采用了RLS算法，克服了LMS算法中步長(zhǎng)因子難以確定的缺點(diǎn)，并提高了收斂速度，且采用了分?jǐn)?shù)低階統(tǒng)計(jì)量——分?jǐn)?shù)低階相關(guān)(FLOC)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，使得本發(fā)明對(duì)脈沖噪聲的干擾具有一定的抑制作用；在頻率估計(jì)時(shí)，使用了PHD算法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，且將該算法中計(jì)算自相關(guān)矩陣的公式根據(jù)FLOC的計(jì)算方法做了改進(jìn)，能夠抑制脈沖噪聲的影響，頻率估計(jì)較準(zhǔn)確。
【專利說明】一種能抗脈沖噪聲干擾的供電網(wǎng)諧波抑制方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種供電網(wǎng)絡(luò)諧波的抑制方法，尤其涉及一種能夠抗脈沖噪聲干擾的諧波抑制方法。涉及專利分類號(hào)H03基本電子電路H03D由一個(gè)載頻到另一載頻對(duì)調(diào)制進(jìn)行解調(diào)或變換H03D7/00從一個(gè)載頻到另一載頻調(diào)制的變換，例如頻率變換H03D7/16多重
頻率變換。
【背景技術(shù)】
[0002]供電網(wǎng)是一種聯(lián)系發(fā)電設(shè)備與用電設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，用于為用電設(shè)備輸送和分配電能。在供電網(wǎng)中，含有大量的電力電子器件設(shè)備，如開關(guān)電源、變頻調(diào)速、可控硅整流等，這些設(shè)備中的電力電子器件多工作在非線性區(qū)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波。電網(wǎng)中的高次諧波對(duì)電網(wǎng)來說是一種“污染”，會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成嚴(yán)重危害，所以需要用有效的諧波抑制方法來消除這些的諧波。目前，已研究出多種抑制諧波的方法，但這些方法都沒有考慮電網(wǎng)中噪聲的影響，特別是當(dāng)電網(wǎng)中存在脈沖噪聲干擾時(shí)，這些諧波處理方法性能嚴(yán)重下降，甚至不能正常工作。[0003]【背景技術(shù)】I
[0004]2012年11月，孫少雄等[4]在文獻(xiàn)《基于自感知執(zhí)行器原理的調(diào)諧濾波器》中描述了一種基于自感知執(zhí)行器的諧波抑制方法。該方法能夠跟蹤電網(wǎng)信號(hào)的實(shí)時(shí)變化，自適應(yīng)地消除諧波；同時(shí)，由于采用了自感知執(zhí)行器，將傳感器與執(zhí)行器融合到一起，也能克服其他方法中當(dāng)感知信號(hào)出錯(cuò)時(shí)無法消除諧波的缺點(diǎn)。該技術(shù)是與本發(fā)明最相近的技術(shù)。該技術(shù)的原理框圖如圖1所示:
[0005]在該技術(shù)中，首先對(duì)接入的工頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣，然后估計(jì)諧波頻率并更新各次諧波的權(quán)值，最后通過外接電源產(chǎn)生反向抑制諧波信號(hào)加載到輸入端，達(dá)到諧波抑制作用。
[0006]其具體做法為:進(jìn)行數(shù)字采樣的工頻信號(hào)s(k)與計(jì)算得到的反向抑制諧波信號(hào)y(k)作差產(chǎn)生諧波抑制后信號(hào)x(k)，將x(k)分別通過低通濾波器和高通濾波器；利用低通濾波結(jié)果估計(jì)信號(hào)頻率，對(duì)頻率的估計(jì)轉(zhuǎn)換成對(duì)周期的估計(jì)，然后采用自相關(guān)函數(shù)法來估計(jì)信號(hào)周期，設(shè)系統(tǒng)采樣頻率為Fs，信號(hào)周期的初始估計(jì)值為T，先粗估計(jì)計(jì)算自相關(guān)函數(shù)[TXFs-M，TXFs+M]的值并搜索峰值點(diǎn)i，之后進(jìn)行細(xì)估計(jì)，即計(jì)算自相關(guān)函數(shù)[10X1-M, 10Χ?+Μ]并搜索峰值點(diǎn)以得到細(xì)定位結(jié)果，為了提高頻率估計(jì)的精度，再利用RLS算法對(duì)信號(hào)周期進(jìn)行修正，修正公式如式(2)所示；利用高通濾波結(jié)果檢驗(yàn)諧波抑制的效果，同時(shí)調(diào)節(jié)反向抑制諧波k+Ι時(shí)刻的各次諧波權(quán)值，根據(jù)LMS算法獲得權(quán)值的更新公式如式(3)所示；最后根據(jù)估計(jì)出的頻率和各次諧波的權(quán)值產(chǎn)生k+Ι時(shí)刻的的反向抑制諧波y (k+Ι)，加載到輸入信號(hào)中完成諧波抑制。
[0007]Tk+l =y-~'二,' k)(2)
[0008]其中，λ為遺忘因子，Tk、Tk+l分別為k、k+1時(shí)刻的經(jīng)過RLS計(jì)算的周期估計(jì)，T(k + V>為k+1時(shí)刻經(jīng)過自相關(guān)法的周期估計(jì)。
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種能抗脈沖噪聲干擾的供電網(wǎng)諧波抑制方法，具有如下步驟: 一對(duì)引入的電網(wǎng)工頻信號(hào)進(jìn)行采樣，得到采樣后的信號(hào)S(k)； 一將s(k)輸入低通濾波器,采用基于分?jǐn)?shù)低階相關(guān)(FLOC)改進(jìn)的Pisarenko諧波分解算法(PHD算法)對(duì)工頻信號(hào)的頻率進(jìn)行估計(jì)，得到信號(hào)基波頻率f(k)； 一同時(shí)，將s(k)輸入高通濾波器，得到所述工頻信號(hào)中含有的諧波成分g(k)，使用帶有分?jǐn)?shù)低階相關(guān)(FLOC)的遞推最小二乘算法(RLS)，獲取當(dāng)前時(shí)刻權(quán)值向量H(k)； 一由正弦信號(hào)發(fā)生器根據(jù)所述的基波頻率f(k)產(chǎn)生諧波發(fā)生器的輸入矩陣X(k)；一計(jì)算反向補(bǔ)償信號(hào)y(k)=紀(jì)(10乂(10，獲得抑制諧波之后的信號(hào)1(10=8(10-7(10，實(shí)現(xiàn)對(duì)該電網(wǎng)工頻信號(hào)的諧波抑制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能抗脈沖噪聲干擾的供電網(wǎng)諧波抑制方法，其特征還在于:“一將s(k)輸入低通濾波器,采用改進(jìn)的Pisarenko諧波分解算法(PHD算法)對(duì)工頻信號(hào)的頻率進(jìn)行估計(jì)，得到信號(hào)基波頻率f(k)； ”具體為: 一將信號(hào)s (k)通入低通濾波器中得到基頻信號(hào)S1 (k)； 一計(jì)算所述基頻信號(hào)S1 (k)的3X3自相關(guān)矩陣:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種能抗脈沖噪聲干擾的供電網(wǎng)諧波抑制方法，其特征還在于:低通濾波器采用4個(gè)二階節(jié)IIR濾波器級(jí)聯(lián)的形式構(gòu)成，如圖5所示；每個(gè)IIR濾波器的輸出公式為:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能抗脈沖噪聲干擾的供電網(wǎng)諧波抑制方法，其特征還在于:所述步驟“使用帶有分?jǐn)?shù)低階相關(guān)(FLOC)的遞推最小二乘算法(RLS)，獲取當(dāng)前時(shí)刻權(quán)值向量H(k)； ”具體為:
5.—種應(yīng)用如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述方法的能抗脈沖噪聲干擾的供電網(wǎng)諧波抑制系統(tǒng)，具有:獲取電網(wǎng)中工頻信號(hào)的變壓器和信號(hào)處理單元； 所述的信號(hào)處理單元包括:與所述的變壓器分別連接的高通濾波器和低通濾波器；與所述低通濾波器連接的基波頻率估計(jì)模塊，該模塊接收由低通濾波器輸出的基頻信號(hào)S1GO，應(yīng)用改進(jìn)的PHD算法對(duì)工頻信號(hào)的基波頻率f(k)進(jìn)行估計(jì)； 與所述高通濾波器連接的諧波權(quán)值更新模塊，該模塊接收由高通濾波器輸出的諧波成分g(k)，前一時(shí)刻權(quán)值向量H(k-l)，通過帶有分?jǐn)?shù)低階相關(guān)(FLOC)的遞推最小二乘算法(RLS)，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻權(quán)值向量H(k)； 還具有諧波抑制執(zhí)行模塊，該模塊接收所述的基頻信號(hào)S1 (k)、諧波成分g (k)和當(dāng)前時(shí)刻權(quán)值向量H(k)生成反向補(bǔ)償諧波信號(hào)y(k)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種能抗脈沖噪聲干擾的供電網(wǎng)諧波抑制系統(tǒng)，其特征還在于: 所述的低通濾波器采用4個(gè)二階節(jié)4IIR濾波器級(jí)聯(lián)組成，每個(gè)IIR濾波器的輸出公式為:y (k) = b0x (k) +Id1X (k-1) +b2x (k_2) (k-1) -a2y (k_2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種能抗脈沖噪聲干擾的供電網(wǎng)諧波抑制系統(tǒng)，其特征還在于:所述的諧波抑制執(zhí)行模塊包括:根據(jù)所述基波頻率f(k)產(chǎn)生信號(hào)X (k)的2~M次工頻諧波發(fā)生器；接收所述x(k)信號(hào)和當(dāng)前時(shí)刻權(quán)值向量H(k)，計(jì)算生成反向補(bǔ)償諧波信號(hào)y(k)的乘法器I。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK103904652SQ201410164455
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】陳喆, 殷福亮, 耿曉馥 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)