[發(fā)明專利]一種基于強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波器的電壓相位檢測算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711006138.2
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107908826B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉濱;蘇戰(zhàn)停;黃佳敏;何瑞;張海英
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 胡燕恒

1.一種基于強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波器的電壓相位檢測算法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1，將檢測到的三相電壓U_a、U_b、U_c變換到角速度ω＝100πrad/s的兩相旋轉(zhuǎn)xy坐標(biāo)系上，得到變換結(jié)果U_x和U_y；

式中：t為時間；

步驟2，將由步驟1得到的U_x和U_y應(yīng)用低通濾波器提取出正序基波電壓分量U_x⁺和U_y⁺；

步驟3，將由步驟2得到的U_x⁺和U_y⁺變換到兩相靜止αβ坐標(biāo)系上，得到變換結(jié)果U_α⁺和U_β⁺；

式中：

步驟4，將步驟1中的U_x作為輸入信號，設(shè)計STKF檢測輸入信號的突變，得到反映信號突變的增益因子K；

步驟5，對傳統(tǒng)同步坐標(biāo)系鎖相環(huán)進(jìn)行改進(jìn)，將由步驟4得到的增益因子K引入相位計算過程，將步驟3中的U_α⁺和U_β⁺應(yīng)用到改進(jìn)同步坐標(biāo)系鎖相環(huán)中得到電壓相位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波器的電壓相位檢測算法，其特征在于，步驟4中STKF的具體設(shè)計方法按照以下步驟實施：

步驟4.1，令STKF的輸入信號為z(k)，待提取的信號為x(k)，剩余的噪聲信號為w(k)，這些變量滿足如下關(guān)系：

步驟4.2，由x在k-1時刻的值x(k-1)預(yù)測k時刻的預(yù)測值為x(k|k-1)；P(k)為x(k)與預(yù)測值x(k|k-1)的預(yù)測協(xié)方差，其在k時刻的預(yù)測值P(k|k-1)由k-1時刻的值P(k-1)預(yù)測得到；x和P的預(yù)測值計算公式：

式中λ(k)為漸消因子，用于提高對輸入信號突變的響應(yīng)，λ(k)的計算公式為：

式中，R(k)為信號中疊加的噪聲信號w(k)的方差；β為平滑狀態(tài)估計值的弱化引子，β取1；另外x(0)＝0，P(0)＝1；

步驟4.3，應(yīng)用k時刻P的預(yù)測值計算增益因子K：

K＝P(k|k-1)(P(k|k-1)+R(k)) (6)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波器的電壓相位檢測算法，其特征在于，步驟5中的改進(jìn)同步坐標(biāo)系鎖相環(huán)具體按照以下步驟實施：

步驟5.1，將步驟3中的U_α⁺和U_β⁺應(yīng)用Park變換，得到U_d⁺和U_q⁺,

式中：θ為鎖相環(huán)輸出的電壓相位；

步驟5.2，將U_q⁺與增益因子K相乘做為PI調(diào)節(jié)器的輸入；

步驟5.3，將PI調(diào)節(jié)器的輸出進(jìn)行積分得到相位值θ，將該θ值反饋進(jìn)入Park變換，當(dāng)PI調(diào)節(jié)穩(wěn)定，U_q⁺為0時，θ值為所測正序基波電壓的相位。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波器的電壓相位檢測算法，其特征在于，步驟4.2的式(5)中

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波器的電壓相位檢測算法，其特征在于，式(8)中ρ為遺忘因子，取0.95。