基于傅立叶级数的自适应谐波检测算法

传统的自适应谐波检测都是采用含有积分器的噪声对消原理,而对含有交流分量的信号积分导致得到的直流信号存在脉动。针对这一问题,本文在自适应算法的基础上,提出了基于傅立叶级数的自适应谐波检测算法。运用傅立叶级数的分解原理,通过自适应算法快速修正傅立叶级数的各次系数值,分解出基波有功和无功电流的幅值,再将基波有功和无功电流的幅值分别与锁相环所得的与电压同相位的单位正余弦信号相乘得到基波有功和无功电流。仿真结果表明本文提出的方法能快速准确地得到稳定的基波有功和无功电流的幅值,抑制了直流信号的脉动。     

基于幅值积分的光伏并网功率调节系统研究

三相光伏并网功率调节系统控制的关键之一是谐波、无功电流的准确检测和光伏有功电流指令信号的形成。为得到与电网电压正序基波同频同相的光伏有功电流,分析了幅值积分正序基波提取方法中参数K对输出正序基波电压相位偏移的影响,推导出K与频率偏差和正序基波电压相位偏移的关系式,合理取K值可准确提取正序基波电压。该系统无需锁相环可得到同步正、余弦信号。在ip-iq法基础上,引入2个标准选择器,使光伏有功电流与谐波、无功电流任意组合形成并网指令电流,实现有功注入与谐波抑制、无功补偿的任意组合性功能。MATLAB/Simulink仿真和RT-LAB实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于对称分量法的三相电路谐波和无功电流检测新方法

提出一种基于对称分量法的谐波和无功电流检测新方法。首先将三相电路作为三个单相处理,分别检测出各相电流基波有功分量和基波无功分量的幅值,由对称分量法推导出三相电流正序基波有功分量和正序基波无功分量幅值与各相电流基波有功分量和基波无功分量幅值的关系。而三电流正序基波有功分量分别与该相电网电压同相,正序基波无功分量与该相电网电压垂直,从而可以根据补偿目的直接组合出所要求的电流量。     

正序基波提取器在光伏并网功率调节系统中的应用

光伏并网功率调节系统实现光伏并网与有源滤波的统一控制,关键是谐波、无功电流的准确检测和并网指令电流的形成。考虑实际电网电压有畸变或频率偏差,为获得准确谐波、无功电流和同步正弦,利用幅值积分及其频率选择特性构成正序基波提取器,深入分析正序基波提取器中K参数设计方法,推导出K值的计算表达式,合理取K值,可准确提取正序基波,无需锁相环可得到同步正、余弦信号。分析了谐波、无功及不对称分量之和的检测方法和并网指令电流的合成方式,实现光伏有功注入与谐波抑制、无功补偿功能。最后进行Matlab/Simulink仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。针对K参数对正序基波提取的影响,完成了其小功率实验,实验结果进一步证明该方法的正确性。     

基于鲁棒锁相环的谐波环境下电能计量方法

为解决电网谐波污染造成电能计量表计误差问题.提出了一种基于鲁棒锁相环的谐波环境下电能计量方法.分析了该锁相环的系统结构,并证明系统输出能收敛于外输入信号的基波瞬时幅值和瞬时相位,且它对于输入信号基本频率的小变化是鲁棒的.利用该锁相环能实时跟踪输入的基波分量和总的谐波分量,并能准确获得基波的频率/周期.在此基础上,结合积分平均功率法,可得到基波有功功率、总谐波有功功率,还能得到基波无功、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率等指标.仿真结果证明该方法在谐波环境下电能计量具有较高的精度,总有功功率误差小于0.2%.     

一种新型谐波与无功电流检测方法

谐波电流的快速精确检测是有源电力滤波器滤波性能的关键指标,现有的谐波检测方法并非很理想。文中提出一种适用于有源电力滤波器的补偿电流检测新方法,该方法通过瞬时有功功率计算出负载基波正序有功电流幅值,然后乘以单位电压幅值的电源波形,得到基波正序有功电流的瞬时值,进而分离出待补偿电流分量;建立了基于PSIM的仿真系统,针对不同负载性质和负载电流突变等情况进行了分析。仿真结果表明,该方法能够准确、快速地检测出负载电流中的谐波和无功电流分量。     

无锁相环单相电路谐波及无功电流综合检测新方法

提出了新的无锁相环单相电路谐波及无功电流综合检测方法.该种方法不需要锁相环电路,只需要通过构造任意初相位的基频正余弦信号,再与负载电压和电流经过相关变换后,就能分离出电压的基波分量,以及电流的基波有功分量,从而最终检测出电路的谐波与无功综合电流.在电网电压无畸变和存在畸变两种情况下分别进行了仿真.仿真结果证实其能够实现电网在有源滤波器的作用下只提供负载基波有功分量的目的,且不受电网电压畸变影响.     

一种新型的谐波及无功电流检测算法

为了实现有源电力滤波器(APF)谐波电流的快速、精确检测,对谐波电流的检测算法进行了研究,提出了一种新型的谐波电流检测方法,利用对称基准旋转相量求解基波正序有功电流的幅值,分别计算电压、电流与基准旋转相量相位差的正余弦值,从而求出基波功率角,消除基准旋转相量与电网电压的相位偏差。Matlab仿真结果表明,在电网电压不对称、且畸变的情况下,能准确提取基波正序有功电流,适用于有源电力滤波系统中谐波、无功及负序电流的综合补偿。     

基于控制网侧电流的光伏并网变流器控制策略

提出了一种光伏发电并网变流器的控制策略,通过直接控制电网电流为正弦,实现有功功率的功率变换与传输的同时,补偿本地负载谐波电流和无功电流。外环采用直流电压控制,通过最大功率点跟踪算法获得直流电压的控制参考信号,然后利用电压控制器输出与电网电压的基波因子相乘直接获取电流控制参考信号,通过内环电流直接对电网电流进行跟踪控制,从而控制电网电流为不含谐波和无功分量的正弦有功电流。该方法只需要一个电流互感器和两个电压互感器用于检测电网电流、电网电压和直流电压,且无需坐标变换、算法简单、计算延时少。实验结果证明了所提方法的可行性。     

无锁相环单相电路谐波及无功电流综合检测新方法

提出了新的无锁相环单相电路谐波及无功电流综合检测方法。该种方法不需要锁相环电路,只需要通过构造任意初相位的基频正余弦信号,再与负载电压和电流经过相关变换后,就能分离出电压的基波分量,以及电流的基波有功分量,从而最终检测出电路的谐波与无功综合电流。在电网电压无畸变和存在畸变两种情况下分别进行了仿真。仿真结果证实其能够实现电网在有源滤波器的作用下只提供负载基波有功分量的目的,且不受电网电压畸变影响。     

用求基波参数的方法测量谐波电流和无功电流

利用正弦函数和余弦函数的正交性求出基波参数,进而可测量出谐波电流和无功电流;利用正弦和余弦的对称性可减少计算量;用递推运算可进一步减少计算量。文中对方法进行了仿真,仿真表明该方法具有很高的精度。     

Parameter determination of a nonsinusoidal periodic signal harmonic based on the modified sine transform

An algorithm is presented for determining the amplitude and the initial phase of the oscillations of the kth harmonic included in the structure of the nonsinusoidal periodic signal. The algorithm differs from the well-known Euler–Fourier method based on sine and cosine transforms. The qualitative difference of the proposed method consists in the use of the cosine function, which is an analytic solution of a modified sine transform, the structure of which includes a sinusoidal factor with a complex argument that contains a variable phase angle. The coordinates of the maximum of this functional dependence, which is raised to a positive integer power to improve the accuracy of determining the parameters, are uniquely associated with the amplitude and the initial phase of oscillations of the kth harmonic of the nonsinusoidal signal. The considered method minimizes the use of nonlinear operations and at its core has the element inherent in the selective filter. The possibility of obtaining information on the parameters of the first voltage and current harmonics with the required accuracy enhances the reliability of the evaluation of processes occurring in the power system in the conditions of interference in the form of higher harmonics. An example problem is solved in the MS Excel environment.     

基于离散变速趋近律控制的电流源逆变器

由于电力电子电路本身的开关工作特性，它从本质上来说是一种变结构系统。该文将一种新颖的基于变速趋近律的离散滑模变结构控制策略应用于全桥电流源逆变器系统中，给出了系统的动态模型。为了使系统能够渐近稳定到原点，该文讨论了离散滑模切换区的范围，同时分析设计了滑模超平面系数的选取范围。该系统用于交流功率源，所以它输出电流的幅值和频率必须有一个比较宽的输出范围，同时能够在基波上叠加多次谐波。实验结果证明了此离散滑模变结构控制策略具有很好的鲁棒性，以及良好的稳态和动态性能。     

基于改进加窗插值FFT的高精度谐波与间谐波检测算法

大量非线性元件的应用给电力系统带来了大量的整数次和非整数次谐波（称为间谐波）,传统的谐波检测方法——快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）算法基于同步采样的方式,不适用于非整数次谐波的检测分析。频谱泄漏现象是由于有限长信号的傅里叶变换与理想傅里叶变换的不同而产生的。为了消除频谱泄漏,提出了基于余弦窗的插值FFT算法,给出了K项余弦窗插值的参数估计通式,并对矩形窗和汉宁窗的插值算法通过实例进行了验证。结果表明,基于汉宁窗的插值算法在基波频率偏离额定值或者大量间谐波存在的情况下,都能在非同步采样下准确地检测出谐波和间谐波的频率、幅值和相角。同时该算法也和其他非同步采样方法进行对比,结果表明,该算法较文献中方法具有精度高、计算复杂度降低的优点。     

Frequency measurement of distorted signals using Fourier and zero crossing techniques

An approach to the design of a digital algorithm for network frequency estimation is proposed. The algorithm is derived by using the Fourier and zero crossing techniques. The Fourier method is used for digital filtering and the zero crossing technique is applied to the cosine or sine components of the original signal, which is usually corrupted by higher harmonics. The algorithm showed a very high level of robustness as well as a high measurement accuracy over a wide range of frequency changes. It can be used for frequency tracking in power networks when higher harmonics are present in the voltage or current signals. The theoretical basis and practical implementation of the technique are described. The performance of the developed algorithm has been verified by the computer simulations, and the field and laboratory tests.     

基于互相关算法的旋转变压器角度解算方法

提出基于快速互相关算法的旋转变压器角度解算方法。采集略多于一周期的旋转变压器激励信号、定子正弦信号和定子余弦信号。利用四参数最小二乘法计算激励信号频率的精确值,用此频率构造一个任意幅值的正弦信号,将其与激励信号,定子正弦信号、定子余弦信号分别进行互相关运算滤除噪声。通过搜索除噪激励信号、定子正弦信号、定子余弦信号的最大值点和索引值得到信号的幅值和相位,再查表并计算出360°范围内的角度值。算法应用的通用性强。仿真和工程应用表明该方法有很高应用价值。     

电流型交流功率放大器离散衰减变速趋近律控制

交流功率放大器具有输出稳定、精度高以及动态响应快等特点,而且它输出电流的幅值和频率范围较宽,同时能够在基波上叠加多次谐波.为了实现上述性能,文中采用了一种新颖的基于衰减变速趋近律的离散滑模变结构控制策略,既保留了离散变速趋近率的优点,又加快了系统的渐近稳定速度,同时大大减小了系统的抖动.本文给出了电流型交流功率放大器的工作原理,对离散滑模超平面方程进行数学建模分析.文中分析设计了离散滑模切换区和滑模超平面系数的选取范围,以保证该离散滑模变结构控制策略满足滑模条件和收敛条件,以及使系统能够渐近稳定于原点.最后实验结果验证了上述分析和设计的正确性.     

High current low ratio

This article is one of the few references describing high current testing of protective relays using low ratio current transformers (CTs). Maximum fault currents on power plant auxiliary buses are routinely 40 kA and can be as high as 80 kA. Accurate measurement of high-current magnitudes requires high-ratio CTs. The rests show the limitations of Fourier and cosine filters used in microprocessor relays that extract the fundamental phasors and eliminate harmonics. The tests validate the operation of a cosine-peak adaptive filter designed to cope with the highly distorted saturated waveforms produced by the low-ratio CTs subjected to high current. The details of relay operation are shown in unfiltered event records of the test cases. This article reports on the results of primary high-current tests of overcurrent, motor, and distance relays using low-ratio CTs. The test currents ranging from 6-50 kA were used with CTs with ratios of 50:5, 300:5, and 600:5. This article compares the internal unfiltered event records with MATLAB simulations.     

High Precision On‐Line Offset Correction for Motor Angle Sensors

In this paper, an angle detecting system is proposed that calculates the offset correction values for the sine and cosine signals of angle sensors. The offset correction values are calculated not from the offset errors of the sine and cosine signals but from the 1f angle error (the fundamental frequency component of the sine and cosine signals) of the angle signals. Therefore, the system can correct the 1f angle error even when the sine and cosine signals contain the double‐frequency components of the sine and cosine signals, as well as the dc offset errors. Moreover, it is possible to use low‐cost microcomputers with low computing speed, because the offset correction values are dc quantities.     

噪声情况下的时变间谐波谱估计

间谐波幅值远小于基频或其它整数倍谐波的幅值,使其对噪声非常敏感,噪声往往会将这类微弱信号淹没。另一方面,实际间谐波频谱是随时间变化的,应看作随机信号来处理。该文提出一种基于4阶累积量的可变遗忘因子递推最小二乘法(cumulants recursive least square-variable forgetting factor,CRLS-VFF),将间谐波信号看作一个时变自回归(auto-regressive,AR)模型,利用参数化谱估计方法分辨率高的优点,将间谐波谱估计问题转化为时变AR参数的估计。4阶累积量可抑制任何高斯噪声,保证算法的频率分辨率;可变遗忘因子提高了算法跟踪时变参数的能力。对根据间谐波特点构建的仿真模型及典型的间谐波源——变频装置产生的信号进行仿真,结果证明：该方法能在噪声情况下准确估计出时变间谐波的频谱。