基于自适应算法的电力系统谐波检测分析

摘要

谐波污染是一个经久不衰的话题，谐波污染也是长期存在的问题，随着工业中大量非线性负载的投入使用，比如大量的电力电子设备，都严重加大了谐波污染，因此需要认真考虑谐波所带来的问题，而且谐波的进入使得电能质量下降也为各行各业带来一定的困扰。有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)是目前作为消除谐波的主要手段之一，采用了最新的电力电子技术与控制理论方法。而其中对谐波的检测是必不可少的环节。
　　首先，本文介绍了谐波的产生以及危害，简要说明了消除谐波的一些方法，简单说明了APF的原理，总结了现有几种较成熟的谐波检测技术，并指出谐波电流检测环节是APF中至关重要的一环。
　　然后，本文简要介绍了自适应滤波器的原理以及所采用的结构，在最速下降法的理论基础上，对LMS、RLS两种基本的自适应滤波算法做出了公式的推导。并在自适应干扰对消原理的基础上，将干扰对消模型应用在自适应谐波电流检测环节当中，并采用LMS、RLS两种算法分别进行谐波检测并分析其优缺点;同时探究在不同步长参数下，步长对LMS算法收敛速度、稳态误差的影响，引出对变步长的思考。
　　其次，通过总结定步长LMS算法的谐波电流检测方法的不足之处，引入变步长的思想。并基于现有的变步长算法总结其优缺点提出一种新的变步长算法。新算法采用系统误差自相关时间均值估计作为动态因子，以此减小高次谐波电流对步长更新的干扰;并结合类Sigmoid函数的优点，将原算法中固定参数值设置为动态的参数，消除参数固定引起的稳态阶段误差偏大的缺陷，使得算法具有一定的通用性和良好的稳定性，采用新算法的检测结果响应快，精度高，对突变负载时的跟踪性能好。
　　最后，为降低仿射投影算法(Affine Projection Algorithm，APA)计算复杂度而引入集员思想，得到一种新的集员仿射投影算法(Set-membership APA，SM-APA)的检测方法，集员仿射投影算法在保证了算法的快速收敛的基础上降低了计算复杂度，新算法采用权值部分更新的方法，从而减少相应的计算。同时为了提高检测结果的稳态精度在SM-APA中加入变步长的思想，在加快收敛速度的情况下又减小稳态误差，同时提升算法的跟踪能力。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 谐波的研究背景及危害

1．1．1 谐波的相关定义

1．1．2 谐波的治理

1．2 有源电力滤波器技术

1．3 谐波电流检测方法概述

1．3．1 基于模拟带通或带阻滤波器的谐波电流检测方法

1．3．2 基于傅里叶变换的谐波电流检测方法

1．3．3 基于神经网络的谐波电流检测方法

1．3．4 基于三相瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法

1．3．5 基于自适应滤波算法的谐波电流检测方法

1．4 本文的结构安排

第2章 基于自适应滤波算法的谐波电流检测原理

2．1 自适应滤波器基础及基本自适应滤波算法

2．1．1 自适应滤波基本原理

2．1．2 最速下降算法

2．1．3 最小均方(LMS)算法

2．1．4 递归最小二乘(RLS)算法

2．2 基于自适应模型的谐波电流检测原理

2．3 基于自适应滤波算法的谐波电流检测方法仿真分析

2．4 本章小结

第3章 一种新的基于类Sigmoid函数的变步长LMS谐波电流检测算法

3．1 SVS-LMS算法及其现有改进形式

3．2 一种新的基于类Sigmoid函数的变步长LMS谐波电流检测算法

3．3 算法性能分析

3．4 算法仿真验证及其分析

3．5 本章小结

第4章 一种变步长集员仿射投影谐波电流检测算法

4．1 集员仿射投影算法概述

4．2 一种变步长集员仿射投影谐波电流检测算法

4．3 算法性能分析

4．4 算法仿真验证及其分析

4．4．1 仿真1

4．4．2 仿真2

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

作者在攻读研究生学位期间发表论文及科研成果