[发明专利]应用于APF的变步长LMS自适应谐波检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统测量技术领域，特别是一种应用于有源电力滤波器(APF)的变步长最小均方(LMS)自适应谐波检测方法。

背景技术

随着电力工业的发展，大量非线性负荷的投入带来了一系列谐波和不平衡问题。在谐波源处加装有源电力滤波器是一种行之有效的方法。有源电力滤波器能够快速地动态跟踪补偿谐波和无功功率，其谐波检测环节的检测精确度及速度直接影响着APF的滤波性能好坏。现有的谐波检测算法有快速傅里叶变换、瞬时无功功率理论、小波变换等。这些检测算法各有特点，但存在着一些共性的问题：检测系统开环，并且频率固定，所以对元件参数和电网频率的变化比较敏感。相较于上述算法，由于自适应滤波算法是闭环系统，能够根据电网变化自动调整滤波器的参数，改变权值系数，最终实现最佳的滤波效果，并且，自适应滤波可以适用于单相及三相系统，更符合APF的谐波检测要求。但传统定自适应算法的步长选择无法兼顾谐波检测算法要求的收敛速度和稳态精度。为此，许多学者提出变步长自适应算法，如VSS-LMS和MVSS-LMS算法。所谓变步长即步长在系统初始阶段或参数发生变化时，步长自适应增大，提高算法的收敛速度和跟踪能力，算法收敛后不管有多大扰动，算法保持较小步长以实现较小的稳态误差。但应用于APF时，由于信噪比较低，上述算法的跟踪波形会产生一定的稳态失调误差，而且当负载突变时，跟踪精度会随之降低。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种应用于APF的变步长LMS自适应谐波检测方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种应用于APF的变步长LMS自适应谐波检测方法，包括以下步骤：

步骤1、在电网系统每一相上分别安装电压传感器或电流传感器，以监测每相的负载电流i_L(t)和系统电压u_S(t)，下标L代表负载Load，S代表系统System，变量t为时间；

步骤2、对步骤1监测的每相负载电流i_L(t)进行采样，得到采样后的电流值i_L(n)作为输入信号，n为离散时间刻度；同时根据系统电压u_S(t)采样值由锁相环得到正、余弦信号组成的参考输入信号矢量X(n)；

所述输入信号矢量X(n)的表达式为：

X(n)＝[sin(ωnT_s)cos(ωnT_s)]^T＝[x₁(n)x₂(n)]^T；

式中，n为离散时间刻度，T_s为采样周期，ω为角频率。

步骤3、将参考输入信号矢量X(n)与权值矢量W(n)＝[w₁(n)w₂(n)]^T相乘得输出信号y(n)；输出信号为：

y(n)＝W^T(n)X(n)

式中，n为离散时间刻度。

步骤4、将输入信号i_L(n)与输出信号y(n)做差获得误差反馈信号e(n)；反馈信号为：

e(n)＝i_L(n)-y(n)；

式中，n为离散时间刻度。

步骤5、将历史误差e²(n-i)(i＝0,1,...,n-1)的遗忘加权和p(n)补偿到当前误差与上一步误差自相关估计的迭代更新e(n,n-1)＝e(n)e(n-1)中来调整步长值μ(n)；调整步长所用公式为：

ε(i)＝exp(-χi)；i＝0,1,2,...,n-1