基于廣義加權形態濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測方法
【專利摘要】本發明提出了基于廣義加權形態濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測方法：第一步，選擇主從結構元素；第二步，構建主從開-閉、閉-開迭代形態濾波器；第三步，將與基波正序電壓正弦值的乘積和與基波正序電壓余弦值的乘積相加，可得基波正序電流直流分量；第四步，將第三步所得的基波正序電流直流分量經過dq坐標反變換和坐標反變換后得出基波正序電流信號，再與輸入信號進行相減得出諧波電流信號。該方法能準確檢測諧波電流，通過廣義加權形態濾波環節取代傳統低通濾波器，實現最小誤差補償。仿真和實驗結果表明，該方法具有檢測精度高和補償效果好等特點。
【專利說明】基于廣義加權形態濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種電力濾波器諧波電流檢測方法，特別是一種基于廣義加權形態濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測方法。
技術背景
[0003]由于現代電力電子技術的高速發展，以及大量非線性電氣設備的投入使用，使電網中出現大量電壓、電流等電能質量問題，同時，隨著分布式發電等大量間歇性和隨機性很強的新能源在電網中滲透程度的不斷提高，電網的運行穩定性將受到極大的沖擊，電能質量污染顯著加劇，近年來特高壓電網的發展對電能質量也提出了嚴格要求。在眾多電能質量調節裝置中，混合有源電力濾波器(hybrid active power filter,簡稱為HAPF)由于其突出的優勢得到廣泛的應用，而其關鍵技術之一就是對補償量進行實時、準確的檢測。[0004]檢測方法的選擇以及濾波器性能的好壞對檢測效果起著至關重要的作用。2012年第49卷第4期的《電測與儀表》中《基于瞬時無功功率理論的新型諧波檢測算法》一文提出了將諧波檢測環節中鎖相環的鑒相部分與Park變換相結合的新型諧波檢測算法，該方法不使用電壓信息直接提取諧波，降低了諧波提取環節的運算量，可快速、準確地檢測出諧波；2011年第48卷第2期的《電測與儀表》中《小波包變換和廣義形態濾波器在局部放電檢測中的應用》一文提出了一種利用小波包變換和廣義形態濾波器結合的新方法對含有強噪聲的局部放電信號進行去噪處理，該方法能很好地保留原信號的特征，也能順利的過渡到對其他信號的檢測處理中；2003年第27卷第19期的《電力系統自動化》中《一種基于數學形態學的電能質量信號快速定位方法》一文直接對信號進行數學形態學運算，并借鑒小波軟閾值算法的消噪方法構建了擾動信號檢測方法，該方法計算簡單，易于硬件實現，但較難實現合適的閾值，有檢測失效的可能性。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種基于廣義加權形態濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測方法。該方法能準確檢測諧波電流，通過廣義加權形態濾波環節取代傳統低通濾波器，實現最小誤差補償。仿真和實驗結果表明，該方法具有預測精度高和補償效果好等特點。其原理與基本步驟為:
第一步，選擇主從結構元素:采樣頻率為10kHz，首先選取55個采樣點的直線型結構元素作為主結構元素；再選取64個采樣點的余弦型結構元素作為一級從結構元素，以抑制主結構元素處理后波形中出現的非奇異點；二級從結構元素則選取5個半圓型結構采樣點，半徑介于其幅值的1/50-1/10之間，以抑制變化較快的噪聲干擾；
第二步，構建主從開-閉、閉-開迭代形態濾波器:設/(?)為輸入信號，為結構元素，它們是分別在定義域為P = …,辦和G =丨1么…,I#)上的離散函數，且有IJ之If;
那么，結合形態腐蝕、膨脹、開以及閉運算和第一步所選取的主從結構元素，可得主從開-閉、主從閉-開形態迭代濾波器的輸出信號分別為:
EihKM = If
式中，G為主結構元素,gl、g纟分別為一級、二級從結構元素；
第三步，求基波正序電流直流分量:將&與基波正序電壓正弦值的乘積和(η)與基波正序電壓余弦值的乘積相加，可得基波正序電流直流分量:
Φ) = ι?π(--]ι^(ιι)+ GiS ⑷ F』n)
式中，f 為輸出的直流分量，sin分別為基波正序電壓的正、余弦信號；
第四步，將第三步所得的基波正序電流直流分量經過dq坐標反變換和坐標反變換后得出基波正序電流信號，再與輸入信號進行相減得出諧波電流信號。
[0006]【專利附圖】
【附圖說明】
圖1廣 加權形態濾波原理框圖
圖2諧波電流檢測框圖
圖3補償前負載電流波形
圖4補償前A相頻譜圖
圖5傳統方法補償后電流波形
圖6傳統方法補償后A相頻譜圖
圖7廣義加權形態濾波方法補償后負載電流
圖8廣義加權形態濾波方法補償后A相頻譜圖
圖9補償前網側電流實驗波形
圖10傳統方法補償后網側電流實驗波形
圖11廣義加權形態濾波方法補償后網側電流實驗波形。
【具體實施方式】
[0007]廣義加權形態濾波原理:
廣義加權形態濾波原理與基本步驟為:
第一步，選擇主從結構元素模型:采樣頻率為10kHz，首先選取55個采樣點的直線型結構元素作為主結構元素；再選取64個采樣點的余弦型結構元素作為一級從結構元素，以抑制主結構元素處理后波形中出現的非奇異點；二級從結構元素則選取5個半圓型結構采樣點，半徑介于其幅值的1/50-1/10之間，以抑制變化較快的噪聲干擾；
第二步，構建主從開-閉、閉-開迭代形態濾波器:首先以數學形態學中的四種基本運算為基礎，即腐蝕、膨脹、開以及閉運算。
[0008]設J{η)為輸入信號，g(m)為結構元素，它們是分別定義在定義域為
F = {12,-1Mjm = {1,2,.丨,Ml上的離散函數，且有減。則用對進行腐蝕運算，可定義為:
【權利要求】
1.一種基于廣義加權形態濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測方法，其特征在于它包括以下步驟: 第一步，選擇主從結構元素:采樣頻率為10kHz，首先選取55個采樣點的直線型結構元素作為主結構元素；再選取64個采樣點的余弦型結構元素作為一級從結構元素，以抑制主結構元素處理后波形中出現的非奇異點；二級從結構元素則選取5個半圓型結構采樣點，半徑介于其幅值的1/50-1/10之間，以抑制變化較快的噪聲干擾； 第二步，構建主從開-閉、閉-開迭代形態濾波器:設/(?)為輸入信號，§^?)為結構元素，它們是分別在定義域為
【文檔編號】G01R19/00GK103901255SQ201410162052
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】李圣清, 曾歡悅, 徐文祥, 栗偉周, 張彬, 徐天俊, 楊峻, 袁黎, 白建祥, 唐琪 申請人:湖南工業大學