一種穩健的自適應諧波電流檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力系統的諧波電流檢測技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著電力電子器件在電力系統中的大量使用，電網諧波污染問題日益突出，嚴重 影響電網的電能質量和用戶設備的安全運行。作為一種有效抑制諧波污染的電力電子裝 置，有源電力濾波器（APF)得到了廣泛的關注，其工作原理為：通過對電網諧波電流的實時 檢測，控制逆變器產生一個大小相等、方向反相的諧波電流并注入到電網中，從而實現對電 網諧波污染的抑制。APF諧波抑制性能的好壞主要依賴于諧波電流檢測的實時性和精確性， 因此諧波電流檢測方法至關重要。目前，研宄人員提出了多種方法來檢測諧波電流。在眾 多諧波電流檢測方法中，自適應諧波電流檢測方法作為一個閉環檢測方法，對電網參數的 變化具有自適應性，對單相、三相系統具有通用性，得到了國內外的廣泛關注。
[0003] 自適應諧波電流檢測方法利用信號處理中的自適應干擾對消技術，將電網電壓作 為參考輸入，負載電流作為原始輸入，從負載電流中消去與電網電壓波形相同的有功分量， 進而得到廣義諧波電流。
[0004] 目前的自適應諧波電流檢測方法主要是基于箕舌線函數的變步長自適應諧波電 流檢測方法，見參考文獻1"基于箕舌線函數的變步長自適應諧波電流檢測算法"（宋志雄， 喻翌，趙海全，電力系統自動化，2013, 37(22) :54-59.)。該方法采用基于箕舌線函數的變 步長方法解決了自適應諧波電流檢測過程中存在的檢測精度與動態響應速度的矛盾。但是 由于該方法中的權系數更新過程沒有濾除強非周期畸變電流對權系數的影響，在負載電流 中存在較強的非周期畸變電流的情況下，該方法抗干擾能力低，檢測精度有待提高。
【發明內容】
[0005] 本發明的發明目的就是提供一種穩健的自適應諧波電流檢測方法，該方法檢測精 度高、動態響應速度快、抗干擾能力強，且該方法結構簡單，易于實現，硬件成本低。
[0006] 本發明實現其發明目的所采用的技術方案是，一種穩健的自適應諧波電流檢測方 法，其步驟如下：
[0007] A、信號采樣
[0008] 對電力系統的負載電流進行采樣得到當前時刻η的離散值ijn);電力系統的電 源電壓經鎖相環輸出標準正弦信號，采樣得到當前時刻η的參考信號u(n);
[0009] B、基波有功電流估計
[0010] 將參考信號u (η)通過自適應濾波器得到基波有功電流估計值I1Oihi1 (n) =u (η) w (η)，其中，w (η)為自適應濾波器在當前時刻η的權系數，其初始值為零；
[0011] C、諧波電流檢測
[0012] 將步驟A中獲得的負載電流離散值ijn)減去基波有功電流估計值ijn)，得到廣 義諧波電流檢測值if(n)，i f(n) = iLOO-iJn);
[0013] D、濾波器權系數更新
[0014] Dl、計算評價函數
[0015] 計算出濾波器當前時刻η的權系數w(n)更新的評價函數Φ (if(n))，
【主權項】
1. 一種穩健的自適應諧波電流檢測方法，其步驟如下： A、 信號義樣 對電力系統的負載電流進行采樣得到當前時刻n的離散值i^n);電力系統的電源電 壓經鎖相環輸出標準正弦信號，采樣得到當前時刻n的參考信號u(n); B、 基波有功電流估計 將參考信號u(n)通過自適應濾波器得到基波有功電流估計值ii(n)，ii(n) =u(n)w(n)，其中，w(n)為自適應濾波器在當前時刻n的權系數，其初始值為零； C、 諧波電流檢測 將步驟A中獲得的負載電流離散值i^n)減去基波有功電流估計值ii(n)，得到廣義諧 波電流檢測值if(n)，if(n) =iL(n)-ii(n); D、 濾波器權系數更新 D1、計算評價函數 計算出濾波器當前時刻n的權系數w(n)更新的評價函數iD(if(n))，
其中，C為闊值參數，其參考取值為；《=1.96式.〇?)，式州為闊值估計標準差，（^,〇?)由 下式計算：
其中，C為常數，C=1. 483 (1+5/ (N,-l))，A為遺忘因子，其取值范圍為0. 800~0. 999，N，為估計窗大小，其取值范圍為5~15 ;med(?)表示取向量中間值運算，Ai(n)為廣義諧 波電流平方向量，人,(。)={/.;.(")，/;.("-1)，~./;("-八'',,.+ 1)}; D2、計算步長因子 計算評價函數(if(n))與參考信號11(11)的互相關估計p(n)，p(n) = |3p(n-l) + (l-|3)Mif(n))u(n) 其中，e為互相關估計遺忘因子，其取值范圍為0.800~0.999; 根據互相關估計p(n)，計算出步長因子y(n)，
其中，b為步長控制參數，其取值范圍為1~100,a(n)為步長幅值變量，由下式計算a(n) =aa(n-l) +丫p2(n) 其中，a為幅值相關參數，其取值范圍為0.800~0.999，丫為幅值更新參數，其取值 范圍為0.001~0.050 ; 對步長因子y(n)進行修正，得到修正后的步長因子而刀，
其中，Um。,為步長因子y(n)的上限值，其取值范圍為0. 1~1，ymi。為步長因子y(n) 的下限值，其取值范圍為0.001~0.010 ; D3、濾波器權系數更新 計算下一時刻n+1的自適應濾波器的權系數W(n+1)， +1) = >^(巧)+ //〇?)*//(// ("))!/〇?) E、令n二n+1，重復B、C、D的步驟，即可實時檢測出諧波電流。
【專利摘要】一種穩健的自適應諧波電流檢測方法，其步驟如下：A、對非正弦負載電流進行采樣得到在n時刻的離散值iL(n)；電源電壓經鎖相環輸出標準正弦信號，采樣得到參考信號u(n)；B、將參考信號u(n)通過自適應濾波器得到基波有功電流估計值i1(n)，i1(n)＝u(n)w(n)；C、將步驟A中獲得的負載電流離散值iL(n)減去基波有功電流估計值i1(n)，得到廣義諧波電流檢測值if(n)，if(n)＝iL(n)-i1(n)；D、通過下式計算出下一時刻n+1的自適應濾波器的權系數w(n+1)，E、令n＝n+1,重復B、C、D的步驟,即可實時檢測出諧波電流。該方法檢測精度高、動態響應速度快、抗干擾能力強，且該方法結構簡單，易于實現，硬件成本低。
【IPC分類】G01R19-00
【公開號】CN104793034
【申請號】CN201510130268
【發明人】趙海全, 鄭宗生
【申請人】西南交通大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月24日