[發明專利]一種在線自適應諧波電流檢測系統

無效

• 申請號: 200710150390.0
• 申請日: 2007-11-26
• 公開（公告）號: CN101187682A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 周雪松;周永兵;馬幼捷;龔娟;何杰;侯明;王輝;張智勇
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域：

本發明涉及一種諧波電流分量的快速檢測系統，特別是一種在線自適應諧波電流檢測系統，用于電流信號處理技術領域。

(二)背景技術：

當前，有源電力濾波器在電力系統中的應用前景日益看好。它所采用的諧波電流檢測方法非常重要，決定了諧波電流的檢測精度和動態響應特性，因而直接影響諧波電流的補償效果。能否快速而準確實時地檢測出系統中諧波和無功分量，是它成功應用的前提條件。

基于瞬時無功功率理論檢測法就是一種十分常見的方法，它的檢測補償效果比較明顯，但只能檢測電流中的諧波分量，不能檢測出電壓中的。且控制電路相對復雜，所需計算量也是較大的。所以在實時性要求較高的系統中有明顯的局限性。還有些采用人工神經元網絡(ANN)的方法來檢測諧波。它們采用了模擬并行諧波檢測裝置的基本原理，但這種方法需要大量的時間來訓練樣本，也難以滿足實時的要求。另有已應用的傳統的自適應檢測方法，此類方法基于自適應噪聲對消原理，系統閉環檢測，故魯棒性好；實時計算量小，簡潔快速；工作特性不受硬件器件參數變化和電壓波形畸變的影響，具有良好的自適應能力。但該方法存在著固有的局限性。即電壓不對稱畸變時檢測精度不高甚至不能檢測出來，而且動態響應速度和檢測精度能存在相互制約關系：如果為保證諧波計算的高檢測精度，則動態響應速度很慢；如果提高動態響應速度則又會明顯降低檢測的精度。所以該方法難以同時達到最佳的檢測精度和動態響應速度。

(三)發明內容：

本發明的目的在于提供一種在線自適應諧波電流檢測系統，它結合自適應濾波器的特殊性能和快速準確的監測技術，可獲得高精度的監測效果，大大地提高了自適應諧波電流檢測系統的大大提高了系統檢測精度、動態響應特性、穩定性和可靠性，并從最大程度上減小網損、提高系統穩定性、減小事故損失，提高供電質量。

本發明的技術方案：一種在線自適應諧波電流檢測系統，其特征在于該系統是由信號預處理部分、參考正交信號產生部分、包含計算機軟件的自適應濾波部分以及計算機分析和顯示部分構成；所說的信號預處理部分輸入端接輸入電流信號，輸出端接自適應濾波部分的輸入端；參考正交信號產生部分輸入端接參考電壓信號，輸出端接入自適應濾波部分的輸入端；自適應濾波部分輸出端接入計算機分析和顯示部分。

上述所說的信號預處理部分是由耦合變壓器或電抗器構成，將藕合變壓器或電抗器輸出端的電流信號轉化成適當濾波、放大的電壓信號。

上述所說的參考正交信號產生部分是由包含帶通濾波器和比較器的信號預處理電路、包含CD4046芯片、計數/分頻器的鎖相倍頻電路以及正余弦計算電路構成；帶通濾波器的輸出端連接比較器的正向輸入端，傳遞濾波后的電網電壓信號；比較器的輸出端連接CD4046芯片的信號輸入端，傳遞同步方波信號，同時比較器的輸出端為正余弦計算電路提供過零觸發信號；CD4046芯片的信號輸出端分別為鎖相電路和正余弦計算電路提供電壓同步信號，分頻器輸出的分頻信號連接到CD4046芯片的信號輸入端。

上述所說的參考正交信號產生部分中采用可以提高系統檢測精度和動態響應特性的鎖相環電路產生參考電壓，并在積分器前串接低通濾波器。

上述所說的自適應濾波部分是由乘法器、加法器、積分器、前置低通濾波器以及自適應預測濾波器構成；信號預處理部分的輸入端連接需檢測的輸入電流，輸出端連接一加法器；加法器輸出端連接乘法器，參考正交電路產生的兩個信號分別接入此乘法器，乘法器輸出端依次經過低通濾波器，自適應預測濾波器，積分器相連后分別接入乘法器；乘法器輸出端回饋到加法器中作代數運算后得到需檢測的諧波。

上述所說的自適應濾波部分的計算機軟件組成涉及自適應濾波部分中自適應算法的改進，其步驟為：①基于動態系統平均原理，依據最小方差原理得出算法數學公式；②增加u₁，u₂環節，u₁，u₂表示自適應預測濾波器的LMS算法的學習效率，它決定算法的收斂速度；③對信號中產生的無法補償的延時和相移予以補償；④通過適當的調節u改善系統的動態響應。

上述所說的計算機分析和顯示部分是由信號接收裝置以及計算機構成；信號接收裝置接收檢測系統輸出信號，其分析顯示波形和所需數據由計算機輸出。