一种基于线性滤波器的三相四线制谐波电流检测方法

摘要

本发明公开一种基于线性滤波器的三相四线制谐波电流检测方法，针对三相四线制系统的结构特点，按照自适应陷波器(ANF)的思想，依据最小方差原则与梯度下降方法，经旋转变换得到二维线性正弦滤波器，分别从实测电流中分离各相基波电流，再利用改进的瞬时对称分量计算方法，得到对称的基波正序分量，与原实测电流运算后抽取出负载电流的谐波分量及基波负序分量及零序分量。与现有技术相比，本发明提供的基于线性滤波器的三相四线制谐波电流检测方法，方法简单，运算量小，无需进行复杂的旋转变换和三角函数的计算，实时性好，检测精度高，能够在不对称非线性负载和非理想的电压情况下检测三相四线制系统中的谐波电流、无功电流、中线电流。

主权项

1.一种基于线性滤波器的三相四线制谐波电流检测方法，其特征在于，包括如下步骤： （a）利用三相四线制的结构特点，将其各相看成三个独立的单相，不平衡三相负载电流i_a,i_b,i_c，各使用一个二维线性滤波器抽取出基波电流；设电网的基波频率为f，其角频率为ω，滤波器输入的电力信号为i(t)，则有： 将状态变量选择为x(t)＝[x₁(t) x₂(t)]^T：则i(t)的估计值可表示为：信号的估计误差等于：根据最小方差思想，定义代价函数为：按照梯度下降法，有： 矩阵Ν调节x(t)收敛到最优值的速度以及算法的稳定性，令μ₁,μ₂＞0，选择： 由此，可以得到周期系数线性动力系统：其中：x＝[x₁(t) x₂(t)]^T作旋转变换，令 则由式（1）和式（3）知，i(t)的估计值为：将式（9）代入式（8），有： 令μ₁＝μ₂＝μ，η＝ω，得到二维线性滤波算法： 其中：y(t)＝[y₁(t) y₂(t)]^T为状态变量；μ，η为滤波器的参数，均大于零的实常数；y₁(t)为滤波器输出，它表示输入信号中所含的角频率为ω的正弦分量，也即输入信号的基波分量，y₂(t)为与y₁(t)正交且超前的同频信号； 设初始条件y₁(0)＝0,y₂(0)＝0，取i(t)为输入，y₁(t)为输出，则二维线性滤波器的传递函数为 令s＝jω，有： 则其幅频特性和相频特性分别为： 当取μ＝0.5,η＝ω＝314rad/s时，有： （b）不平衡的基波电流i_af,i_bf,i_cf通过瞬时对称分量计算，得到对称的基波正序电流分量i_afp,i_bfp,i_cfp；设不平衡三相负载电流瞬时值为： 其中：i_a(t),i_b(t),i_c(t)分别为三相电流瞬时值；I_am,I_bm,I_cm分别为三相电流的幅值；分别为三相电流的初相位；设与三相电流i_a(t),i_b(t),i_c(t)所对应的旋转相量分别为有：由式（20）知，相量的虚部系数即为三相电流瞬时值，只要能确定出其实部，就可以确定这些旋转相量；设a相电流的瞬时值可表示为：也即： 故有： 又因为： 整理后可得： 同理可得： 将式（25）～（27）代入式（20）中，构成瞬时旋转相量，则不平衡三相负载电流正序分量值为： 其中：Im{}为求复数的虚部运算；a＝e^j2π/3，a²＝e^-j2π/3，1+a+a²＝0； （c）与原负载电流运算后，即可分离出谐波电流分量i_ah,i_bh,i_ch。