电网谐波和间谐波功率的计量算法研究

发布时间：2017-05-03 02:08

  本文关键词：电网谐波和间谐波功率的计量算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：各种非线性和冲击性的负载等在电力电网中越来越多的使用,使电网产生了严重的间谐波和谐波分量问题。电网频率和幅值的波动,给合理准确地测量电网谐波和间谐波功率带来了挑战。本文针对带直流偏置的电网信号,在频率、幅值发生波动和稳态时,对电网进行准确、快速地谐波和间谐波参数测量和功率计算的算法展开探索。针对电网稳态的情况,提出了基于现代谱估计的直流、谐波和间谐波功率算法。本文深入地分析了现代空间谱中的多信号分类(MUSIC)、借助旋转不变技术估计信号参数(ESPRIT)的空间谱估计算法,采用了基于互谱的ESPRIT (IMESPRIT)谱估计的算法。该算法集成了互谱技术和最小二乘法。针对不同时刻的高斯白噪声是相互独立的,采用互谱的技术来计算信号的子空间和噪声子空间。考虑到高斯白噪声的均值为0,求出幅值和相位的最小二乘解。最后再计算电网直流、谐波和间谐波的功率。Matlab仿真实验结果说明了所提的算法可以对直流、谐波和间谐波参数和功率进行测量且频率分辨力较高。针对电网频率和幅值发生波动不大的情况,提出了带频率调整环节自适应神经网络算法。该算法集成了IMESPRIT空间谱估计的算法、频率调整环节的自适应神经网络模型算法和基于归一化的LMS参数自调整算法,分为滤波和功率计量两部分。先采用IMESPRIT空间谱估计算法来分析采样的电网的电压和电流信号,得到电网的电流和电压信号中的谐波频率,构造M个自适应神经网络模型和采用谱估计得到的频率赋值给自适应神经网络的频率。采用归一化的最小均方算法(LMS)加动量的算法去调整每个自适应神经网络的权值,进而得到电网的电压和电流中的直流、谐波分量,再进行电网的每个分量的功率分别进行计量。Matlab仿真实验结果说明了所提算法具有较快的收敛速度和高的精度等优点。针对电网频率和幅值发生波动较大的情况,提出了能处理直流偏置信号的自适应陷波器(ANF)算法。该算法集成了IMESPRIT空间谱估计算法、ANF和归一化的参数调整算法,分为滤波和功率计量两部分。考虑到常规的ANF对带有直流偏置的正弦信号,存在较大的误差。对ANF的结构进行改造,提出了能处理直流偏置的参数自调整的ANF,该陷波器可以抽取或消除电网中的电压和电流的直流、谐波和间谐波分量。采用归一化算法对ANF的参数进行调整,能改善ANF的收敛性和提高该算法的精度。Matlab仿真实验结果说明了所提算法具有快速的收敛速度和较高的测量精度等优点。最后,对本文所提的主要算法进行总结比较,并提出了今后的研究方向。
【关键词】：直流偏置 谐波和间谐波 现代空间谱估计 最小二乘法 自适应神 经网络 自适应陷波器 归一化算法
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM933.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 论文的研究背景13
• 1.2 谐波和间谐波的来源和危害13-16
• 1.2.1 谐波和间谐波的来源14-15
• 1.2.2 谐波和间谐波的危害15-16
• 1.3 国内外的研究现状16-19
• 1.4 论文的主要工作及内容安排19-21
• 第二章 预备知识21-29
• 2.1 电网中的相关概念21-23
• 2.1.1 谐波和间谐波的指标及计算方法21
• 2.1.2 直流偏置、谐波和间谐波情况下的电网数学模型21-23
• 2.2 常规电能表测量的不足之处23-25
• 2.3 自适应陷波器的原理25-27
• 2.4 相关定理和概念27-29
• 第三章 基于现代谱估计的谐波和间谐波功率计量29-45
• 3.1 电网信号的频率估计29-36
• 3.1.1 MUSIC和Root-MUSIC求电网信号的频率32-34
• 3.1.2 ESPRIT算法及其改进来求电网信号的频率34-36
• 3.2 谐波和间谐波的幅值和初始相位估计36-38
• 3.3 仿真38-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 基于自适应线性神经网络谐波和间谐波分析及功率估计45-63
• 4.1 电网谐波和间谐波的线性神经网络的分析45-48
• 4.2 改进后自适应线性神经网络算法48-55
• 4.3 仿真55-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第五章 基于ANF的谐波和间谐波分析及功率估计63-81
• 5.1 ANF滤波器的分析63-73
• 5.1.1 单个正弦信号的情况下63-66
• 5.1.2 算法性能分析66-73
• 5.2 改进后的ANF算法73-78
• 5.2.1 算法的性能分析75-78
• 5.3 仿真78-79
• 5.4 本章小结79-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 全文总结81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-89
• 致谢89-91
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杨桦,任震,唐卓尧;基于小波变换检测谐波的新方法[J];电力系统自动化;1997年10期

  本文关键词：电网谐波和间谐波功率的计量算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：342108