专利名称：一种无功和谐波分量检测分离方法
技术领域：
本发明涉及电能质量监测和数字信号处理技术，具体是ー种无功和谐波分量检测分离方法，其使用信号处理技术，从电网电压或电流数据中检测并分离出其中的有功、无功和谐波分量。
背景技术：
电能质量是指通过电网供给用电设备或用户端的交流或直流电能的品质。导致用户电カ设备不能正常工作的电压、电流或频率偏差，造成用电设备故障或错误动作的任何电カ问题都是电能质量问题。近年来，电网谐波污染问题日趋突出，严重威胁电网的电能质量和用户设备的安全运行。其有源治理措施的基本原理是检测电网电流中的谐波成分，通过向电网注入与其 大小相等方向相反的补偿电流，使电网的总谐波电流为零，从而达到净化电网的目的。电网无功补偿同样也需要先准确检测出其中的无功分量。因此治理措施性能的优劣与它所采用的谐波电流检测方法有很大关系。目前谐波电流检测普遍采用的成熟方法是H.Akagi提供的基于瞬时无功理论的谐波电流检测方法及其改进方法，但该方法更适合应用于三相系统。有文献将自适应噪声对消原理应用于谐波电流检测，并验证了其可行性。构成自适应滤波器的算法有很多种，其中以LMS(最小均方)自适应算法最为常用，优点在于作为闭环检测系统，对电网參数变化具有自适应能力，并且算法对于单相、三相系统具有通用性。传统定步长LMS算法的内在限制决定其在收敛速度和稳态失调之间的要求是存在很大矛盾的。小的步长μ确保稳态时具有小的失调，但是算法的收敛速度慢，并且对非稳态系统的跟踪能力差；大的步长μ使算法具有更快的收敛速度和好的跟踪能力，但这是以大的失调为代价的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是基于自适应信号处理技术，提供ー种快速的高精度无功和谐波分量检测分离方法。一种无功和谐波分量检测分离方法，采用自适应滤波器，自适应滤波器的迭代公式为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时刻參考输入信号，W(η)表不η时刻自适应滤波器的权系数，W*(n)表示η时刻未知系统的权系数，d (η)为期望信号，y(n)为滤波器输出信号，e (η)为误差信号；e(n)由ξ (η)和c (η)组成，ξ (η)为输入干扰信号，c (η)为跟踪误差信号，μ为步长因子；其特征在于步长μ递推公式如下
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)为总待检信号，对应实际应用中的iJt)，即负载侧电流，P (η)为信号Κ(η)的相干平均估计，Κ(η)为误差信号e(n)在总信号中所占比率，β =0.99、α = O. 97、y= 0. 032。本发明的有益效果在系统噪声干扰较大的情况下，能够保证使无功、谐波分量检测过程既具有较快的动态响应速度，又保持较高的检测精度；改进算法与传统算法相比，计算量增加有限，但性能却有很大改善，并保持了自适应算法原有鲁棒性强的优点，算法对于単相、三相系统具有通用性。
图I是自适应滤波器原理框图；图2是负载侧电流中基波信号的检测波形图，其中图2(a)为适应定步长算法(步长O. 001)的基波检测波形，图2(b)为本发明算法的对比波形；图3是本发明递推算法中步长变化曲线图。
具体实施例方式下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。图I所示为自适应滤波器原理框图，其迭代公式为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时刻參考输入信号，W(η)表不η时刻自适应滤波器的权系数，W*(n)表示η时刻未知系统的权系数，d (η)为期望信号，y(n)为滤波器输出信号，e (η)为误差信号；e(n)由ξ (η)和c (η)组成，ξ (η)为输入干扰信号，c (η)为跟踪误差信号，μ为步长因子，用来控制算法的稳定性和收敛速度。自适应算法的目的就是通过误差反馈不断调整滤波器的权值W(n)来跟踪扩(η)，使得y (η)跟踪d(n)的变化。在APF谐波检测中，流过非线性负载的周期性非正弦电流为ijt)，将其进行傅氏分解
权利要求
1.一种无功和谐波分量检测分离方法，采用自适应滤波器，自适应滤波器的迭代公式为 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时刻參考输入信号，W(η)表不η时刻自适应滤波器的权系数，ff*(n)表示η时刻未知系统的权系数，d(n)为期望信号，y (η)为滤波器输出信号，e (η)为误差信号；e(n)由ξ (η)和c (η)组成，ξ (η)为输入干扰信号，c (η)为跟踪误差信号，μ为步长因子；其特征在于步长μ递推公式如下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)为总待检信号，对应实际应用中的iJt)，即负载侧电流，ρ (η)为信号Κ(η)的相干平均估计，Κ(η)为误差信号e(n)在总信号中所占比率，β =0.99、α=O. 97、y= 0. 032。
全文摘要
本发明提供一种无功和谐波分量检测分离方法，采用时变步长代替传统定步长LMS算法。变步长LMS算法是基于这样的准则当权系数远离最佳权值时，步长比较大，以加快动态响应速度和对时变系统的跟踪速度；当权系数接近最佳权值时，步长比较�。曰竦媒闲〉奈忍蟛�。本发明利用误差信号的时间均值估计来控制步长更新，以便能够有效地调整步长，保证较快的动态响应速度；并且在更新步长时，大大降低了不相关噪声信号的干扰，使得即使在较大噪声干扰的情况下，系统仍具有较小的稳态误差。改进算法与传统算法相比，计算量增加有限，但性能却有很大改善，并保持了自适应算法原有鲁棒性强的优点。
文档编号G01R23/165GK102654533SQ20121012547
公开日2012年9月5日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者卜乐平, 夏立, 李辉, 王征, 邵英 申请人:中国人民解放军海军工程大学
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