三相电网信号的双重Kalman滤波测量方法

提出一种基于Kalman滤波器的三相电网信号的谐波分析方法。该算法针对正负序分量的幅值相位和基波的频率,分别建立一个Kalman滤波器,并在两个滤波器之间形成联系。前者的状态变量可以用来计算基波瞬时频率并作为后者的测量;后者的状态变量可以提供前者模型参数。给出了两个滤波器的初始化过程与检测信号突变的方法,从而加快算法的响应速度。仿真验证了三相电网信号的幅值、相位和频率发生突变,幅值和频率同时连续变化,以及处于三相不平衡条件下,双重Kalman滤波测量方法依然准确高效。实验对非理想电网的三相电压、电流信号进行谐波分析,根据分析结果重构的信号误差平均值分别仅为0.67%和1.04%。     

基于电网不平衡APF系统新型锁相环的研究

此处提出了一种改进的三相低通陷波器(LPN)锁相环(PLL)方法,该方法基于Clarke交换和Park变换,通过LPN滤波器,从而消除电网不平衡电压中的零序和负序分量。详细分析了单相LPN-PLL方法在电网不平衡条件下无法准确得到基波正序电压相位的原因及单相LPN-PLL相位偏差对i_p-i_q谐波检测的影响。详细分析了所提三相LPN-PLL的原理及所选滤波器的截止频率对三相LPN-PLL性能的影响和三相LPN-PLL的动态性能。通过仿真和实验分别验证了所提出的三相LPN-PLL方法能较好地检测出基波正序相位。将其应用到有源电力滤波器(APF)系统中,通过采用i_p-i_q谐波检测方法,能达到较好的补偿效果。     

基于DFT和DSC提取电压基频正序分量的方法

针对三相电网电压可能含有谐波和不对称分量的情况,通过离散傅里叶变换(DFT)算法提取其中基频信号的幅值和相位,重构出基频信号后,再通过延时信号消除算法(DSC)提取基频信号中的正序分量,最后通过同步参考轴锁相环(SRF-PLL)完成对基频正序信号的相位跟踪,同时该PLL还能给定基频正序分量(FFPS)的频率估计值,该频率的获取使得DFT和DSC具有频率自适应性,能准确提取相应信息。最后通过实验验证了这种信号提取方法的可靠性和正确性。     

解耦双同步坐标系下单相锁相环技术

针对单相并网变换器的同步问题,提出了一种基于双同步坐标系的锁相环。将单相输入信号等效为αβ静止坐标系下的正序正交虚拟分量和负序正交虚拟分量之和,通过自解耦网络消除负序基波分量的影响,无需正交信号发生器就可获得输入信号的幅值、相位和频率信息。分析了输入信号存在直流分量、谐波分量、相角突变和起始阶段相角未知等因素对锁相结果的影响,给出了相应的抑制方法。仿真和实验结果表明:在各种非理想电网状态下,该算法都能快速、准确地提取电网电压基波分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。     

无正交虚拟信号生成的单相DQ锁相环研究

针对单相并网变流器的同步问题,为了在获得零稳态误差的同时消除对正交虚拟信号生成的需要,结合同步坐标变换的概念,提出一种用于同步单相电网信号的双派克变换锁相环(phase-locked loop,PLL).将单相信号等效为两相恒为零的三相信号,从而将对称正序分量、对称负序分量和对称零序分量的概念引入单相信号分析中.根据三相对称相量分解合成理论对单相信号进行分析,获得了单相信号正、负序同步变换结果之间的关系.通过自解耦,而非生成正交虚拟信号,获得单相信号与锁相结果之间的相位差,同时可获得单相输入信号的幅值.仿真和实验结果表明,所提出的单相锁相环可以准确获得输入信号的相位,消除锁相输出中的稳态误差;输入信号幅值、相位和频率阶跃条件下的仿真和实验证明了所提出锁相环的有效性和稳定性.     

全数字逆变电源信号Kalman预测处理

逆变焊机工作在大电流、强干扰的恶劣环境中,要实现它的全数字化,必须对反馈信号进行滤波,本文提出一种基于卡尔曼(Kalman)预测的信号去噪方法。详细分析了现场获取的电流反馈信号的特征,针对噪声信号的特点,构建了Kalman最小方差估计等式组,通过测量值和预测值的残差来确定脉冲干扰发生的时刻和幅值大小。设定残差阈值作为信号处理的临界点,从观测信号中提取有用的信息,为电流型脉冲宽度调制控制器及时提供准确的反馈信号。试验结果表明,相比移动中值平均滤波和巴特沃思滤波器,本方法动态响应快,滤波输出无相移,能够有效地降低过程噪声和测量噪声的影响,保证逆变焊机精确、可靠地工作。     

三相不平衡度数字检测系统设计

提出了一种基于MSP430单片机的三相不平衡度的数字检测系统。在滤波器的设计中采用了硬件模拟滤波器和软件数字滤波器共同组成,硬件滤波器采用开关电容型低通滤波器,软件滤波采用加海明窗函数的线性相位FIR数字滤波器。系统的算法实现主要采用三相不平衡度的定义,通过交流采样值分别求出正序分量和负序分量的采样值,正序分量和负序分量的均方根值的比值便是三相不平衡度。较之纯硬件滤波或纯软件滤波系统,整个系统的响应速度快。通过实验证明了该系统具有较高的可行性和实用性。     

基于可变采样周期滤波算法的电网电压序分量快速提取方法

快速准确地提取三相电压的序分量是提高电力电子并网系统控制能力的基本条件。针对三相不平衡电网条件下快速获取电压序分量存在的问题,文章利用可变采样周期滤波(variable samplings filter, VSF)算法对dq坐标系下的电压分量延时两个采样周期来快速分离电压正序与负序分量。通过分析该算法的噪声放大规律,进一步利用VSF算法的调节性能来限制输出信号中的噪声水平。最后,通过MATLAB仿真和DSP实验验证了所提算法的优越性。     

不平衡工况下电网电压序分量快速提取方法

快速准确地获取三相不平衡电网电压的序分量(即正、负、零序分量)是实现高性能并网逆变器控制的基本要求。文中提出了一种实用的瞬时序分量提取方法,可提高不平衡电网电压序分量的提取速度。首先,使用虚拟正交信号构建法和单相锁相运算获得虚拟三相电压相量,之后利用对称分量法和单相锁相逆运算,即可快速获得序分量的幅值和实时相位。该方法仅需电网电压及其虚拟正交信号,即可直接获得瞬时电压序分量,无需闭环检测方法中的参数设计和调试过程,且计算精度能够满足工程要求。通过MATLAB/Simulink实时仿真平台验证了该方法的正确性。     

电网畸变下基于改进DSSOGI-FLL同步信号提取方法

为了满足在不对称、直流分量及谐波畸变等情况下同步信号的提取需求,三相电压需要准确地提取出电压信号的正负序分量、幅值和基波频率。基于DSOGI-FLL的方法可实现电压在不对称和畸变下同步信号的提取。但当电压跌落深大大、直流分量和多次谐波影响下,DSOGI-FLL方法无法实现同步信号的准确提取,使其追踪的波形波动比较大,并降低了追踪速度。文章对SOGI结构进行改进,使其在SOGI的基础上增加求差节点和自适应滤波器,提出了基于改进DSSOGI-FLL的同步信号提取方法,该方法在电压跌落深度大、直流分量和多次谐波影响下能够准确、快速提取出正负序分量、相位和频率等信息。仿真分析验证了改进方法的准确性和有效性。     

三相并联有源滤波器输出滤波器设计方法研究

对三相并联有源滤波器的输出LRC低通滤波器进行了研究。根据瞬态电流跟踪指标要求,推导出并联APF输出电感的估算公式。在此基础上,详细介绍了LRC低通滤波器参数的设计方法。通过对整流负载补偿特性的仿真和实验分析,验证了该设计方法的可行性。采用该方法设计的输出滤波器,其补偿特性良好,补偿后的总谐波畸变率低,高频分量能够有效地被滤除。     

Quasi-passive filter for harmonic filtering

To overcome the limitations of conventional shunt passive filters, a quasi-passive filter has been proposed in this paper. It comprises of a parallel and series tuned LC tank circuit. Unlike the conventional shunt passive filter, the quasi-passive filter utilizes a large value ac capacitor. Unipolar dc capacitors and power semiconductor devices are used to realize the large value ac capacitor. The operation of the quasi-passive filter is simple and it does not require the complex control methods of active power filters. The proposed quasi-passive filter is verified through analysis and simulation.     

一种LCCL滤波器及其在半桥电力有源滤波器中的应用

提出一种新型高阶电力滤波器,将其命名为LCCL滤波器。与传统的LCL滤波器相比,LCCL滤波器通过在网侧电感支路并联一个小电容,使网侧电感与并联电容在开关频率处发生并联谐振。谐振使LCCL滤波器网侧支路在开关频率处呈现无穷大的阻抗,相比LCL滤波器可以更好地抑制开关频率附近电网电流纹波,减小电网电流THD。与LLCL滤波器相比,LCCL滤波器具有较好的抑制参数变化的能力,在考虑电网内阻抗时,拥有更好的高频纹波抑制性能。同时,可以更容易地进行基于电容电流反馈有源阻尼的控制器设计。LCCL滤波器作为电压源型逆变器(VSI)与电网的接口,可应用于PWM整流器、有源电力滤波器(APF)和通用电能质量控制器(UPQC)等多种场合。通过以半桥APF为例,讨论了LCCL滤波器的参数选择方法和控制器设计。最后,通过仿真和实验验证了LCCL滤波器的可行性。     

电能质量讲座第六讲电力滤波装置

有源和无源电力滤波装置是治理谐波的重要手段。从交流滤波装置的接线方式和滤波装置的原理、参数选择等方面对交流滤波装置进行了阐述,并简要介绍了有源滤波器的原理与发展。     

龙泉换流站谐波滤波器保护误动分析和改进建议

针对龙泉换流站3次交流滤波器在初次充电试验中因为低压元件保护动作跳闸的现象,分析了低压元件保护的基本原理,并根据现场测量的元件参数,计算了保护动作电流的大小.指出该保护的初始整定值过小的原因是没有考虑滤波器的初始失谐,以及保护内部没有对电容器参数随温度变化进行补偿.     

一类椭圆数字滤波器的全新设计方法

在各种滤波器中，椭圆滤波器具有其独特的优点，但设计过程相当繁杂，本文针对半带ＩＩＲ椭圆滤波器设计方法，提出对椭圆函数实施一种变换，使其能与契比雪夫多项式的某些性质相结合，得出一种极其简便的全新设计方法，其优点是初始值数据较少，设计步骤简练，计算量仅约为文献〔１〕的１／４，而精度与其相同。     

基于RLS自适应滤波算法的电力有源滤波器直流端电压控制方法

RLS自适应滤波器用于有源滤波器直流端电容电压的控制,克服了用LMS自适应滤波器收敛速度慢和稳态误差较大的缺点,同时对直流端电容电压的控制完全摒弃了传统的PI积分控制,解决了控制参数难以调节及对电路中其他参数的变化非常敏感的问题.稳态和暂态特性的仿真研究比较了两种自适应滤波算法对直流端电容电压的控制及对补偿后的主电流的影响,其中RLS自适应滤波器效果要好得多.     

同步滤波器

本文所讨论的同步滤波器,是一种高Q值的脉冲控制式带通滤波器。其中心频率w_0=(2π/N)f_c,可以通过改变电子开关的驱动频率f_c来连续改变。这种滤波器的基本思路是将同步信号变成直流信号,将非同步信号或噪声信号变成频率更高的信号,由低通滤波器将同步信号完全响应而把非同步信号和噪声衰减到原幅值的10~(-x),x可任取1、2、3、4或更大。     

高压直流输电交流滤波器参数的计算

无功补偿和电压控制是高压直流输电工程中的重要问题。交流滤波器可以滤除交流侧谐波并补偿无功功率,所以广泛应用于高压直流输电工程中。交流滤波器必须满足在各种工况下的交流侧谐波性能和无功功率补偿要求。首先给出单调谐滤波器参数计算的方法和精确公式;在双调谐和三调谐滤波器的参数计算过程中,通过把双调谐、三调谐滤波器等效成2个或3个单调谐滤波器,先计算得到各个单调谐滤波器参数,再经过该文给出的等效公式得到双调谐和三调谐滤波器参数,并通过定值计算和性能计算验证交流滤波器的元件参数能够符合系统要求。给出了一个三调谐滤波器计算的例子。通过仿真,得到三调谐滤波器和等效的3个单调谐滤波器的阻抗频率特性曲线,并加以对比,结果表明这种参数计算方法符合工程精度要求。介绍了另一种基于交流滤波器阻抗频率特性的滤波器参数计算方法并将两者做了对比,分析了2种滤波器参数计算方法的优缺点。     

低通滤波器在串联型电力有源滤波器中的应用

分析了低通滤波器用于串联型电力有源滤波器时的特殊性，建立了分频段仿真的电路模型并且提出了分频段设计方法。利用该方法，为一台15kW样机设计的低通滤波器取得了较为满意的结果。为进一步消除开关纹波提出了在低通滤波器中引入陷波滤波器的改进方法。仿真和实验结果表明，加了陷波滤波器后，低通滤波器的滤波特性得到了很大改善。陷波滤波器的设计方法在文中也作了介绍。