基于箕舌线的变步长LMS谐波电流检测方法

摘要

本发明公开了基于箕舌线的变步长LMS谐波电流检测方法，其步骤有：采样、基波有功电流估计、广义谐波电流估计、权系数更新、步长更新和迭代。它根据三角函数的正交特性，采用负载电流减去滤波器输出的当前误差与参考输入的瞬时互相关时间均值估计来消除谐波电流和基波无功电流队对步长更新的干扰；进而通过改进的箕舌线函数来控制步长的更新；同时，在权系数的更新过程中，引入权系数的改变量。使其具有非常小的稳态误差，计算量小，适用于负载电流有跃变的场合且本发明最优参数的取值对负载电流的大小的依赖性较小。

主权项

1.一种基于箕舌线的变步长LMS谐波电流检测方法，其步骤如下：A、采样对周期性非正弦负载电流i_L(t)和其基波有功电流的参考信号x(t)＝sin(2πft)进行同步采样，分别得到负载电流的离散值i_L(n)和参考信号的离散值x(n)；其中，f＝50Hz，n为时间t的离散点；B、基波有功电流的估计将参考信号的离散值x(n)通过LMS自适应滤波器滤波后得到基波有功电流的估计值其中，w(n)为n-1时刻计算出的LMS自适应滤波器在n时刻的权系数，若n时刻为初始时刻、其值取零；C、广义谐波电流估计将A步中的负载电流的离散值i_L(n)减去基波有功电流i_1p(n)的估计值得到广义谐波电流i_f(n)＝i_1q(n)+i_h(n)的估计值也即误差信号e(n)，即：${\hat{i}}_f\left(n\right)=e\left(n\right)=i_L\left(n\right)-\hat{y}\left(n\right)$D、权系数更新计算n+1时刻的LMS自适应滤波器权系数w(n+1)：w(n+1)＝w(n)+μ(n)e(n)x(n)+k(w(n)-w(n-1))其中：k为LMS自适应滤波器n时刻权系数w(n)对n-1时刻权系数w(n-1)的变化因子，其取值范围为0＜k＜1，μ(n)为LMS自适应滤波器n时刻的步长，其取值范围为0＜μ＜2(1+k)/λ_max，而λ_max为参考信号离散值x(n)的相关矩阵E[x(n)x(n)]的特征值；E、步长更新E1、根据步骤C得到的误差e(n)和步骤A中的参考信号的离散值x(n)的瞬时互相关时间均值估计p(n)，p(n)＝βp(n-1)+(1-β)e(n)x(n)；其中，β为遗忘因子，取值范为：N为负载电流在一个周期内的采样点个数；E2、将瞬时互相关时间均值均值估计p(n)的平方值作为控制箕舌线函数形状的控制因子a(n)，即：a(n)＝δa(n-1)+γp²(n)，且$a\left(n\right)=\left\{\begin{array}{cc}{a}_{\max }& a\left(n\right)>a_{\max }\\ a\left(n\right)& a_{\min }<a\left(n\right)<a_{\max }\\ a_{\min }& a\left(n\right)<a_{\min }\end{array}\right.$其中，参数δ的取值为0.97～0.99；参数γ的的取值为0.01～0.1；a_max＝(0.1-0.3)*2(1+k)/λ_max，a_min＝a_max/100；E3、由以下的箕舌线函数得到LMS自适应n+1时刻的步长μ(n+1)：其中，参数b的取值为10～100，F、迭代令n＝n+1，重复B、C、D、E的步骤，即可实时输出周期性非正弦负载电流i_L(t)的广义谐波电流的估计值