一种基于开关电容滤波器的快速基波检测方法

为了实时快速地检测电力系统中的基波,提出了一种基于开关电容滤波器(SCF)检测电网中基波信号的方法。分析了SCF的原理及其优缺点,并与传统的滤波方法进行了对照,给出了选择开关电容的原则。由于信号经过一个滤波电路后一般会有一定的相差,为了保证检测前后基波信号相位的一致性,在SCF后面设计了一个等幅移相电路。以一款SCF的IC(MAX291)为例,设计了整个巴特沃斯型低通滤波器电路和等幅移相电路。用MATLAB进行了仿真,分析了这种滤波器和移相电路整体的精度和动态响应,并将该滤波方式应用到实验装置中,实验结果表明这种检测方法有很好的检测效果和快速的动态响应。

小波变换中经验模态分解的基波检测及其在机械系统中的应用

针对Mallat算法中存在的频率混叠现象,提出一种应用小波变换和经验模态分解(Empirieal mode decomposition,EMD)检测基波的新方法。应用离散二进小波变换将谐波信号分解成不同频带的子带信号,并确定了最佳分解级数。对包含基频成分的子带信号进行单子带重构,再利用经验模态分解就能提取出基波,最后在时域上采用最小二乘法估计基频和幅值。多种方法的仿真比较和工程应用的效果表明,所提方法能有效地提取出基波,频率和幅值的测量具有很高的精度。

一种简单实用的基波检测方法

基波信号检测是有源滤波器的关键技术之一。提出一种采用并联谐振检测电网中基波信号的方法,该检测电路由一个 LC电路构成的选频网络构成。理论分析表明:该选频网络对基波电流的阻抗远大于谐波阻抗,当被检测电流信号流经时,输出电压基本不含谐波。以一组电路参数为例研究了该选频网络的幅值响应、相位响应和动态响应,并分析了这种检测方式的优缺点。实验证明该检测方法具有优良的滤波效果和较快的动态响应。

基于多层前向神经网络的基波检测方法

基波检测是系统控制和电能质量调节装置的一项很重要的任务,检测方法的精确性和实时性是系统可靠控制和有效调节的基础和关键。提出了一种基于多层前向人工神经网络实现基波检测的方法,检测网络采用误差反向传播的神经网络,结合电力系统中畸变波形的特点生成训练样本,并对神经网络的结构和参数进行了优化研究。该方法可以快速而准确地检测出畸变电网中的基波信号,仿真与实验均表明其具有优良的检测效果和跟踪速度,而且具有一定的泛化和外推能力,对于未经训练的含有更高次谐波的样本同样具有良好的检测能力。

小波多分辨分析基波检测法

基波信号的检测是有源滤波的关键技术之一。本文从小波多分辨率分析的基本原理出发,提出了一种新颖的利用小波多分辨分析进行基波检测的方法;通过仿真和误差分析,证明了此方法对基波检测具有很好的有效性。

基于基波检测的电气化铁道有源滤波系统

为抑制电气化铁道产生的谐波,在详细分析其形成特点的基础上,基于基波磁通补偿的原理,提出了一种串联型有源滤波器方案。同时,在设计无源滤波部分时兼顾无功补偿。实验和仿真结果表明此方案具有很好的实用性。

基于SWT的电力系统基波检测

在噪声混入含有基波的信号时,传统的时频分析方法在基波提取过程中易出现模态混叠。为了准确检测出基波分量,利用时频分析精度较高的同步挤压小波变换(Synchrosqueezing Wavelet Transform,SWT)实现基波检测。首先,采用SWT将含有基波的信号分解为一组内蕴模态类函数(Intrinsic Mode Type functions,IMTs),第一个分量IMT1即代表基波。然后,该分量经Hilbert变换实现基波频率和幅值的测量。在谐波幅值瞬变、噪声混入、基波频率波动、间谐波频率靠近基波和谐波的情境下进行算法验证。实验结果表明,SWT能够准确提取基波,频率精度最高可达10^(-8)量级,具有较强的抗噪性,且SWT的基波提取能力强于谐波和间谐波。

基于BP神经网络的钢琴基波检测方法

钢琴基波的检测会影响钢琴质量和弹奏效果。介绍了一种基于BP神经网络实现基波检测的方法,充分利用了神经网络的逼近非线性映射的特性。根据推导得出的钢琴弦振动方程,分析基波与谐波波形的特点组合生成训练样本,采用合适参数进行网络训练。计算机仿真的实验结果良好,有效地检测出了钢琴的基波信号。并用未经训练的含有更高次谐波的样本试验,得到了令人满意的检测结果,表明该方法具有一定的泛化和外推能力,有助于今后对钢琴基波的进一步研究工作。

用对称分量法检测间谐波背景下的基波分量

提出了一种间谐波背景下的基波检测对称分量法。该方法将三相含有间谐波分量的谐波电流信号在基波周期内对系统工频投影,获得基波分量和谐波分量,然后进行正、负、零序对称变换,从而实现基波分量和谐波分量的解耦, 并使用低通滤波器获得基波部分,最后再使用正、负、零序逆变换求得基波分量的瞬时值。该方法不受三相电流幅值及初相位不平衡、电压畸变、频率偏移的影响,具有各相独立的较好的抗干扰性能。仿真结果表明了该方法的有效性。

采用BP神经网络的基波高精度检测方法

提出一种基于BP(Back Propagation)神经网络的电网基波频率和幅值的高精度检测方法。正弦信号过零点两侧对称两点连线与时间轴的交点和频率满足单调关系,但并非严格的线性关系,而且与幅值无关,据此用BP神经网络建立该交点与频率的映射关系,并提出了对称点优化选取方法。仿真表明,提出的算法对频率的检测精度达到10-4,幅值的检测精度高达10-5,远远高于普通傅里叶变换(Fast Fourier Transfromation,FFT)算法和FFT加Hanning窗算法;随机噪声和谐波对该方法测量精度的影响很小,具有较强的抗干扰能力。

电力谐波检测迭代变权最小二乘快速基波提取方法

电力有源滤波器是电力谐波治理的主要设备。提出一种迭代变权最小二乘支持向量机检测的电力电流基波检测算法,结合结构风险最小和均方最小求解基波系数,可以避免不必要的谐波检测,检测参数降低至2个,加快了检测速度。该方法具有检测精度高、计算量小、抗干扰能力强的特点。根据基波半周期对称性,构造检测信号,将检测时滞缩短至半基波周期。通过仿真检验该算法的检测精度,其相对误差在±0.02%内,分析了基波信号突变及谐波信息突变对检测的影响。仿真结果表明了该方法在较大干扰下基波检测的有效性。

基于数学形态学的正序基波谐波检测方法

在非线性负荷特性及电力系统电压突变情况下,提出一种新的谐波检测方法,即基于数学形态学的正序基波谐波检测方法。该方法在数学形态学基础上,通过选取合理的扁平结构元素的结构及长度,运用形态学的膨胀和腐蚀运算对电力系统的谐波进行运算处理。在电力系统信号存在高斯噪声干扰条件下,该方法能快速、准确地检测出电力系统中的谐波频域分量和较好地滤除电力系统信号中的高斯噪声,有较好的谐波检测效果。在Matlab/simulink仿真平台上,通过实例验证了该方法是有效的。

一种新型负序基波电流检测方法及其应用

快速、准确、实用的负序基波电流检测方法对于电能质量监测与控制、继电保护等具有极其重要的意义。通过对幅值积分信号所具有的选频特性进行分析,研究了一种负序基波提取器,在此基础上提出了一种新型的负序基波电流检测方法。基于负序基波提取器的检测方法既不需要锁相环、低通滤波器,也不需要进行αβ坐标系变换到dq坐标系及其反变换的计算。仿真与实验结果均证明了采用该检测方法的有源滤波器具有良好的补偿性能。

基于基波电压检测的并联型有源电力滤波器设计

针对当前有源电力滤波器谐波检测误差降低滤波效果和容量大的问题,提出一种基于基波检测实现有效滤波的并联型有源电力滤波器设计方法.该方法基于等效虚拟阻抗原理设计,无需谐波检测,只需进行基波检测,通过控制逆变器输出,使基波等效阻抗无穷大的同时满足谐波虚拟阻抗近似为零的要求,将谐波电流导入滤波器支路,实现负载侧滤波.通过建立数学模型,分析了谐波虚拟阻抗调节计算的原理和方法,并通过仿真实难验证了该方法的有效性.结果表明,该方法可将网侧电流THD降低到0.52%,谐波抑制效果良好,且在电网频率波动(±0.5 Hz)情况下适应性强,另外,该有源电力滤波器不输出电流,无需考虑容量问题.

两种基波正序分量检测方法的分析与比较

分析了应用于同步坐标系锁相环的两种静止坐标系下的基波正序分量检测方法,即选频带通滤波器和基于双二阶广义积分器的正序计算器。从新的角度对选频带通滤波器的原理进行推导,揭示了这种方法与低通滤波环节采用一阶低通滤波器的d-q法的等价性。比较了选频带通滤波器和正序计算器在不同电网条件下的性能。理论分析和仿真结果表明,在相同的系统参数条件下,选频带通滤波器和正序计算器除了对基波负序分量的衰减作用差异较大外,两者的性能非常接近。

基于锁相放大器原理的基波无功检测方法研究

无功补偿控制系统需要快速、准确地检测出系统基波无功功率以及功率因数等参数,用以控制无功补偿设备输出系统所需的基波无功功率。针对现有检测方法受电网以及无功补偿设备本身产生的谐波影响而造成计算结果准确度降低、计算速度慢等问题,基于锁相放大器原理,提出一种适用于无功控制系统的快速、准确的基波无功功率以及功率因数检测方法;在Matlab上进行了仿真分析,对比了含有多种谐波时,不同信噪比下各参数的最大误差,并搭建了实验平台,以Fluke-435-II电能质量分析仪验证该方法的准确性;经仿真和实验表明,该方法可以在含有谐波时准确、快速地检测出系统的基波无功功率及功率因数,为无功补偿系统的无功检测提供了理论依据和实用方法。

一种无锁相环i_p-i_q检测新方法

针对常用的基于瞬时无功功率的谐波检测法计算量大、矢量变换复杂、实时性差、鲁棒性弱等问题,提出了一种基于反馈和高性能低通滤波器的无锁相环ip-iq检测新方法。该方法通过预设变换矩阵的频率实现谐波和基波电流的检测,无需坐标变换和锁相环;采用基波电流反馈技术,减小了检测误差及动态响应时间;采用低通滤波器和均值滤波器级联组成高性能低通滤波器,提高了谐波和基波检测的精度和响应速度。该方法适用于单相电路、三相三线制电力系统、三相四线制电力系统的谐波和基波电流检测。

基于曲线拟合模型的电网基波测量原理研究

提出了基于代数多项式模型的电网基波测量原理,其主要思想是根据递推最小二乘法(RLS)优化计算代数多项式模型参数,使代数多项式模型能高精度拟合待测的电网基波信号,然后使用最速下降法迭代计算已拟合多项式模型的零点,并根据相邻两个零点的时间差得到待测基波的频率;再根据相邻两个零点之间的中点对应的拟合模型值即可获得基波的幅值;最后由第一个样本数据即可获得基波的初始相位。仿真结果表明,该测量方法不仅具有很高的基波检测精度,而且具有很强的噪声免疫能力,因而是一种行之有效的基波检测方法。

基于基波和谐波磁通混合控制的改进型串联有源电力滤波器

基于基波磁通补偿(FMFC)的串联混合型有源电力滤波器(SHAPF)的滤波性能与其采用的变压器的励磁阻抗成正相关,然而过大的励磁阻抗将会增加系统的容量及成本,并降低系统可靠性。为此,提出一种改进型串联有源电力滤波器(ISAPF),在传统FMFC的基础上增加谐波磁通控制,使得所提ISAPF在取得与SHAPF相同滤波性能的条件下,能够采用较低容量的变压器。首先对ISAPF的基波和谐波等效阻抗进行分析并解释'谐波隔离'的原理;其次,给出ISAPF完整的控制框图并将基波检测环节等效为二阶传递函数,基于劳斯稳定判据分析ISAPF稳定性,从而给出基波和谐波控制系数的取值范围;此外,研究了ISAPF应用于电压型谐波负载滤波时的典型案例;最后,研制出一套带有两种不同容量变压器的单相滤波器样机并进行了两组实验。结果表明:当采用同一变压器时,ISAPF相对SHAPF具有更好的滤波效果;当实现相同滤波性能时,ISAPF相对SHAPF可采用具有更低容量的变压器。实验结果证明了所提ISAPF降低变压器容量的有效性。

基于跟踪微分器的基波测量方法研究

电网基波参数特别是基波频率在谐波分析与治理中具有重要的地位,也是电能质量、电能计量以及电力系统控制等领域的重要技术指标。在非同步采样情况下,针对基于频域法测量基波频率存在频谱泄露现象和测算精度不高的问题,提出了基于跟踪微分器(Tracking Differentiator,TD)的基波参数时域测量方法。该方法的主要思想是将检测到的基波信号通过TD来获取基波跟踪信号及其微分跟踪信号,再通过这两个信号的最大幅值即可获取基波的幅值、频率和初相位参数。仿真结果表明,本文方法只需要60%额定工频周期窗口的样本数据即可获得较高精度的基波参数测算值,是一种有效的基波参数测量方法。