[发明专利]一种基于反正切函数的变步长谐波电流检测方法

说明书

本发明公开了一种基于反正切函数的变步长谐波电流检测方法，属于电力系统的谐波电流检测技术领域，包括：S1：对周期性非正弦负载电流i_L(t)采样得到当前k时刻的负载电流离散值i_L(k)；S2：计算自适应滤波器的输出S3：计算误差信号；S4：步长的更新：计算出步长的指数值，通过指数函数计算出自适应滤波器下一时刻的步长λ(k+1)；S5：权系数的更新；S6：令k＝k+1，重复步骤S1～S5，即可实时输出周期性非正弦负载电流i_L(t)的广义谐波电流的估计值该方法对谐波电流的检测能力强且收敛速度快、稳态误差低，检测效果明显。

技术领域

本发明属于电力系统的谐波电流检测技术领域，更具体地，涉及一种基于反正切函数的变步长谐波电流检测方法。

背景技术

近年来，大量的电力电子器件在电力系统中的应用使得电力电网谐波污染问题日益突出，严重影响着电网质量和用户设备的安全运行。因而有效治理谐波，对提高电能质量十分重要。其中，最典型的治理方案之一是有源电力滤波器(Active power filter，APF)。该APF基于对电网谐波的实时检测，而相应给电网注入一个反相的谐波电流，从而实现对电网的谐波污染补偿、抑制。其性能的好坏很大程度上取决于对谐波电流实时、精确的检测，因此谐波电流检测方法至关重要。在实验中，一般采用假设电源电压U_s(t)无畸变为标准的正弦电压即U_s(t)＝U_msin(wt)，其中，U_m为电压幅值，角频率w＝2pf＝100p，则流过非线性负载的周期性非正弦电流为i_L(t)，其离散值i_L(k)为：

式(1)中：i_L(k)为负载电流i_L(t)的采样点，T_s为采样周期，k为采样点，I_k和ψ_k分别为第n次谐波的幅值和相位，i_1p(k)、i_1q(k)和i_h(k)分别为基波有功电流、基波无功电流和谐波电流，i_r(k)＝i_1q(k)+i_h(k)为广义谐波电流。

随着自适应滤波器的发展，将其应用于谐波电流检测并取得了很好的效果。其中，最小均方算法(Least Mean Square，LMS)由于计算简便、收敛性好、偏差性小和稳定性强等特点，因此，其是稳定性最好，应用最广泛的算法之一。但是LMS算法的各项指标都受其步长的影响，导致在固定步长的情况下，不能同时保障收敛速度和稳态误差。因此引入变步长方法，在前期利用较大步长使其收敛性加快收敛，在后期利用小步长来减小稳态误差。在自适应谐波电流检测的应用中，现有的性能较好的方法有基于S函数的广义谐波电流检测算法：参考文献1“一种改进变步长的自适应谐波检测算法”(杨建宁，陈婕，关佳军，李自成，电力系统保护与控制[J].2011，39(16)：40-44，52)该方法采用当前误差和前一时刻误差的自相关时间均值估计来消除谐波干扰，再将均值估计通过改进的S函数来控制步长更新。称作基于S函数的广义谐波电流检测算法，该方法不能消除基波无功电流对步长更新的干扰致使稳态误差较大且计算成本高。

目前为止，有多位学者提出了一些基于LMS的变步长检测法，但都存在着一些问题。有些没有消除同频率谐波对步长的影响，有的计算步骤繁琐，而有的难以运用到实际应用当中。换言之，为了提高自适应谐波检测系统的算法性能，需要设计一种可以提高收敛速度和跟踪性能且降低稳态误差的算法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于反正切函数的变步长谐波电流检测方法，采用该方法进行谐波电流检测，能获得更快的收敛速度和跟踪性能以及更低的稳态误差。

本发明提供了一种基于反正切函数的变步长谐波电流检测方法，包括：