基于时间相干平均的变步长仿射投影谐波电流检测方法

摘要

本发明公开了一种基于时间相干平均的变步长仿射投影广义谐波电流检测方法，其主要步骤是：采用当前时刻n和之前（K-1）个时刻的负载电流作为列向量，用这个列向量减去仿射投影滤波器对应时刻的输出得到误差（广义谐波电流），用误差在待检信号中所占比率的移动时间平均值进行步长更新以消除谐波电流对步长更新的干扰。该方法收敛速度快和稳态时收敛精度高，并对跃变的跟踪能力强，实时性好。

主权项

一种基于时间相干平均的变步长仿射投影广义谐波电流检测方法，其步骤如下：A、将幅值标准化后的工频基波电压经过锁相环(PLL)90°相移后的信号x(t)＝[sin(2πft) cos(2πft)]^T＝[x₁(t) x₂(t)]^T作为参考信号，对参考信号x(t)＝[sin(2πft) cos(2πft)]^T＝[x₁(t) x₂(t)]^T和待检测的周期性非正弦的负载电流i_L(t)进行同步采样，分别得到负载电流i_L(t)的离散值i_L(n)和参考信号的离散值x(n)＝[x₁(n) x₂(n)]^T；负载电流i_L(t)的离散值i_L(n)的矩阵表达式为I_L(n)，I_L(n)＝[i_L(n) i_L(n‑1) ... i_L(n‑K+1)]^H，参考信号的离散值x(n)＝[x₁(n) x₂(n)]^T的矩阵表达式为X(n)＝[x(n) x(n‑1) ... x(n‑K+1)]^H；其中，f＝50Hz，n为时间t的离散点,n＝1、2、3、…、N,N为时间t的离散点的总数，K为矩阵的阶数，K＝8；B、参考信号的离散值矩阵X(n)，X(n)＝[x(n) x(n‑1) ... x(n‑K+1)]^H通过仿射投影自适应滤波器滤波后得到负载电流中基波电流I_f(n)＝[i_f(n) i_f(n‑1) ... i_f(n‑K+1)]^H的估计值其中，w(n)为n‑1时刻计算出的在n时刻的仿射投影自适应滤波器的权系数，若n时刻为初始时刻，其值取零；C、将A步中的负载电流的离散值I_L(n)减去负载电流中基波电流的估计值得到广义谐波电流矩阵I_h(n)的估计值也即误差信号矩阵e(n)，即：${\hat{I}}_h\left(n\right)=e\left(n\right)=I_L\left(n\right)-\hat{y}\left(n\right)$D、计算n+1时刻的仿射投影自适应滤波器权系数w(n+1)：w(n+1)＝w(n)+μ(n)X^H(n)(X(n)X^H(n)+δI)^‑1e(n)其中：μ(n)为仿射投影自适应滤波器在n时刻的步长，其取值范围为[0,2]，δ为正则化系数，取值范围为[0.1,0.001]，I是一个K×K单位阵；E、根据步骤C得到的误差信号矩阵e(n)和步骤A中负载电流的离散值矩阵I_L(n)，以误差值e(n)在负载电流的离散值i_L(n)中所占比率R(n)，R(n)＝e(n)/i_L(n),构成K×1列的比率向量R(n)，R(n)＝[R(n) R(n‑1) ... R(n‑K+1)]^H对比率向量R(n)进行时间加权平均得到比率向量时间相干均值矩阵p(n)，p(n)＝βp(n‑1)+(1‑β)R(n)；其中，β为遗忘因子，取值范为：M为负载电流在一个工频周期内的采样点个数，M＝100；将比率向量时间相干均值矩阵p(n)的乘积p^H(n)p(n)用来控制步长μ(n)更新，即：μ(n+1)＝αμ(n)+γ(p^H(n)p(n))，且$\mu (n+1)=\left\{\begin{array}{cc}{\mu }_{max}& \mu (n+1)>{\mu }_{max}\\ \mu (n+1)& {\mu }_{min}<\mu (n+1)<{\mu }_{max}\\ {\mu }_{min}& \mu (n+1)<{\mu }_{min}\end{array}\right.$其中，参数α的取值为0.95～0.975；参数γ的的取值为3×10^‑4～5×10^‑4；μ_max＝0.2，μ_min＝0.005；F、令n＝n+1,重复B、C、D、E的步骤，即可实时输出负载电流i_L(t)中的广义谐波电流的估计值