基于变步长LMS算法的APF谐波电流预测方法

发布时间：2017-07-17 21:51

  本文关键词：基于变步长LMS算法的APF谐波电流预测方法

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【摘要】：由于电力电子技术和控制理论技术的快速发展,使得越来越多的电力电子装置和非线性负载广泛地应用到各个行业,由此导致了谐波污染问题日益严重,逐渐影响到人们的日常生活,因此治理谐波问题具有重要意义。有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)作为抑制谐波最直接、有效的装置,已成为电力电子技术应用中的一个研究热点。本文针对传统的谐波检测方法不能解决APF控制过程中存在系统延时的问题,提出了谐波预测的解决方法,并研究了在应用预测方法下APF的实现过程,用以解决谐波污染问题。本文首先分析了电力系统谐波产生的原因及危害,随后引出有源电力滤波器,再通过对其结构的研究和工作原理分析,建立了数学模型。本文在经典的瞬时无功功率理论的基础上引入谐波电流预测环节,作为系统的谐波电流检测方法,并对所采用的谐波电流预测算法进行详细的分析。由于传统的定步长LMS算法无法兼顾快速收敛和高稳态精度,因此本文提出了一种改进的变步长LMS算法,该算法以幅度因子和总的误差加权值调节步长,成功的解决了定步长算法中无法同时实现快速收敛和高稳态精度的矛盾,并通过仿真实验验证了新算法的有效性。本文在最后,搭建了有源电力滤波器系统的实验平台,并对该样机的有效性进行了验证,由实验结果可知,本文所设计的样机能够有效的完成谐波治理,达到预期的实验要求。
【关键词】：有源电力滤波器 系统延时 谐波电流预测算法 变步长LMS算法
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题背景10-12
• 1.1.1 谐波产生的原因及危害10-11
• 1.1.2 谐波的抑制技术11-12
• 1.2 有源电力滤波器的国内外研究现状12
• 1.3 本文主要研究内容和所做的工作12-14
• 第2章 并联型APF的数学模型建立及谐波电流检测14-26
• 2.1 有源电力滤波器的结构及数学模型的建立14-19
• 2.1.1 有源电力滤波器的分类14-16
• 2.1.2 并联型APF的工作原理分析16-17
• 2.1.3 并联型APF的结构设计17-18
• 2.1.4 并联型APF的数学模型建立18-19
• 2.2 APF谐波电流检测常用方法19-25
• 2.2.1 瞬时无功功率理论20-22
• 2.2.2 p-q检测法22-23
• 2.2.3 ip-iq检测法23-24
• 2.2.4 d-q检测法24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 基于LMS算法的APF谐波电流预测方法研究26-38
• 3.1 APF谐波电流分析26-27
• 3.2 最小均方(LMS)算法原理27-29
• 3.2.1 最小均方误差(MMSE)准则27-28
• 3.2.2 最陡下降法28
• 3.2.3 最小均方算法28-29
• 3.3 基于LMS算法的APF谐波预测方法29-30
• 3.4 仿真实验与结果30-36
• 3.4.1 仿真模型搭建31-33
• 3.4.2 仿真实验数据分析33-36
• 3.5 本章小结36-38
• 第4章 改进的变步长LMS算法APF谐波电流预测方法研究38-46
• 4.1 改进的变步长LMS算法原理38-41
• 4.1.1 算法收敛性分析39-40
• 4.1.2 算法抗噪音性能分析40
• 4.1.3 算法稳态误差分析40-41
• 4.2 基于改进的变步长LMS算法APF谐波电流预测方法41-42
• 4.3 仿真与实验结果分析42-45
• 4.3.1 仿真模型搭建42-43
• 4.3.2 仿真实验结果分析43-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第5章 APF的实验平台搭建46-56
• 5.1 APF的硬件设计46-50
• 5.1.1 主电路设计46-48
• 5.1.2 电流检测及调理电路设计48-49
• 5.1.3 过零检测电路设计49
• 5.1.4 锁相倍频电路设计49-50
• 5.2 APF的软件设计50-52
• 5.3 实验样机及部分实验数据52-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第6章 总结与展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62

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本文编号：554764