基于廣義加權(quán)形態(tài)濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出了基于廣義加權(quán)形態(tài)濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測(cè)方法：第一步，選擇主從結(jié)構(gòu)元素；第二步，構(gòu)建主從開(kāi)-閉、閉-開(kāi)迭代形態(tài)濾波器；第三步，將與基波正序電壓正弦值的乘積和與基波正序電壓余弦值的乘積相加，可得基波正序電流直流分量；第四步，將第三步所得的基波正序電流直流分量經(jīng)過(guò)dq坐標(biāo)反變換和坐標(biāo)反變換后得出基波正序電流信號(hào)，再與輸入信號(hào)進(jìn)行相減得出諧波電流信號(hào)。該方法能準(zhǔn)確檢測(cè)諧波電流，通過(guò)廣義加權(quán)形態(tài)濾波環(huán)節(jié)取代傳統(tǒng)低通濾波器，實(shí)現(xiàn)最小誤差補(bǔ)償。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法具有檢測(cè)精度高和補(bǔ)償效果好等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于廣義加權(quán)形態(tài)濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測(cè)方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種電力濾波器諧波電流檢測(cè)方法，特別是一種基于廣義加權(quán)形態(tài)濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測(cè)方法。
技術(shù)背景
[0003]由于現(xiàn)代電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，以及大量非線(xiàn)性電氣設(shè)備的投入使用，使電網(wǎng)中出現(xiàn)大量電壓、電流等電能質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)，隨著分布式發(fā)電等大量間歇性和隨機(jī)性很強(qiáng)的新能源在電網(wǎng)中滲透程度的不斷提高，電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性將受到極大的沖擊，電能質(zhì)量污染顯著加劇，近年來(lái)特高壓電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)電能質(zhì)量也提出了嚴(yán)格要求。在眾多電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置中，混合有源電力濾波器(hybrid active power filter,簡(jiǎn)稱(chēng)為HAPF)由于其突出的優(yōu)勢(shì)得到廣泛的應(yīng)用，而其關(guān)鍵技術(shù)之一就是對(duì)補(bǔ)償量進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)。[0004]檢測(cè)方法的選擇以及濾波器性能的好壞對(duì)檢測(cè)效果起著至關(guān)重要的作用。2012年第49卷第4期的《電測(cè)與儀表》中《基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的新型諧波檢測(cè)算法》一文提出了將諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)中鎖相環(huán)的鑒相部分與Park變換相結(jié)合的新型諧波檢測(cè)算法，該方法不使用電壓信息直接提取諧波，降低了諧波提取環(huán)節(jié)的運(yùn)算量，可快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)出諧波；2011年第48卷第2期的《電測(cè)與儀表》中《小波包變換和廣義形態(tài)濾波器在局部放電檢測(cè)中的應(yīng)用》一文提出了一種利用小波包變換和廣義形態(tài)濾波器結(jié)合的新方法對(duì)含有強(qiáng)噪聲的局部放電信號(hào)進(jìn)行去噪處理，該方法能很好地保留原信號(hào)的特征，也能順利的過(guò)渡到對(duì)其他信號(hào)的檢測(cè)處理中；2003年第27卷第19期的《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》中《一種基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的電能質(zhì)量信號(hào)快速定位方法》一文直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算，并借鑒小波軟閾值算法的消噪方法構(gòu)建了擾動(dòng)信號(hào)檢測(cè)方法，該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，易于硬件實(shí)現(xiàn)，但較難實(shí)現(xiàn)合適的閾值，有檢測(cè)失效的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于廣義加權(quán)形態(tài)濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測(cè)方法。該方法能準(zhǔn)確檢測(cè)諧波電流，通過(guò)廣義加權(quán)形態(tài)濾波環(huán)節(jié)取代傳統(tǒng)低通濾波器，實(shí)現(xiàn)最小誤差補(bǔ)償。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法具有預(yù)測(cè)精度高和補(bǔ)償效果好等特點(diǎn)。其原理與基本步驟為:
第一步，選擇主從結(jié)構(gòu)元素:采樣頻率為10kHz，首先選取55個(gè)采樣點(diǎn)的直線(xiàn)型結(jié)構(gòu)元素作為主結(jié)構(gòu)元素；再選取64個(gè)采樣點(diǎn)的余弦型結(jié)構(gòu)元素作為一級(jí)從結(jié)構(gòu)元素，以抑制主結(jié)構(gòu)元素處理后波形中出現(xiàn)的非奇異點(diǎn)；二級(jí)從結(jié)構(gòu)元素則選取5個(gè)半圓型結(jié)構(gòu)采樣點(diǎn)，半徑介于其幅值的1/50-1/10之間，以抑制變化較快的噪聲干擾；
第二步，構(gòu)建主從開(kāi)-閉、閉-開(kāi)迭代形態(tài)濾波器:設(shè)/(?)為輸入信號(hào)，為結(jié)構(gòu)元素，它們是分別在定義域?yàn)镻 = …,辦和G =丨1么…,I#)上的離散函數(shù)，且有IJ之If;
那么，結(jié)合形態(tài)腐蝕、膨脹、開(kāi)以及閉運(yùn)算和第一步所選取的主從結(jié)構(gòu)元素，可得主從開(kāi)-閉、主從閉-開(kāi)形態(tài)迭代濾波器的輸出信號(hào)分別為:
EihKM = If
式中，G為主結(jié)構(gòu)元素,gl、g纟分別為一級(jí)、二級(jí)從結(jié)構(gòu)元素；
第三步，求基波正序電流直流分量:將&與基波正序電壓正弦值的乘積和(η)與基波正序電壓余弦值的乘積相加，可得基波正序電流直流分量:
Φ) = ι?π(--]ι^(ιι)+ GiS ⑷ F』n)
式中，f 為輸出的直流分量，sin分別為基波正序電壓的正、余弦信號(hào)；
第四步，將第三步所得的基波正序電流直流分量經(jīng)過(guò)dq坐標(biāo)反變換和坐標(biāo)反變換后得出基波正序電流信號(hào)，再與輸入信號(hào)進(jìn)行相減得出諧波電流信號(hào)。
[0006]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1廣 加權(quán)形態(tài)濾波原理框圖
圖2諧波電流檢測(cè)框圖
圖3補(bǔ)償前負(fù)載電流波形
圖4補(bǔ)償前A相頻譜圖
圖5傳統(tǒng)方法補(bǔ)償后電流波形
圖6傳統(tǒng)方法補(bǔ)償后A相頻譜圖
圖7廣義加權(quán)形態(tài)濾波方法補(bǔ)償后負(fù)載電流
圖8廣義加權(quán)形態(tài)濾波方法補(bǔ)償后A相頻譜圖
圖9補(bǔ)償前網(wǎng)側(cè)電流實(shí)驗(yàn)波形
圖10傳統(tǒng)方法補(bǔ)償后網(wǎng)側(cè)電流實(shí)驗(yàn)波形
圖11廣義加權(quán)形態(tài)濾波方法補(bǔ)償后網(wǎng)側(cè)電流實(shí)驗(yàn)波形。
【具體實(shí)施方式】
[0007]廣義加權(quán)形態(tài)濾波原理:
廣義加權(quán)形態(tài)濾波原理與基本步驟為:
第一步，選擇主從結(jié)構(gòu)元素模型:采樣頻率為10kHz，首先選取55個(gè)采樣點(diǎn)的直線(xiàn)型結(jié)構(gòu)元素作為主結(jié)構(gòu)元素；再選取64個(gè)采樣點(diǎn)的余弦型結(jié)構(gòu)元素作為一級(jí)從結(jié)構(gòu)元素，以抑制主結(jié)構(gòu)元素處理后波形中出現(xiàn)的非奇異點(diǎn)；二級(jí)從結(jié)構(gòu)元素則選取5個(gè)半圓型結(jié)構(gòu)采樣點(diǎn)，半徑介于其幅值的1/50-1/10之間，以抑制變化較快的噪聲干擾；
第二步，構(gòu)建主從開(kāi)-閉、閉-開(kāi)迭代形態(tài)濾波器:首先以數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中的四種基本運(yùn)算為基礎(chǔ)，即腐蝕、膨脹、開(kāi)以及閉運(yùn)算。
[0008]設(shè)J{η)為輸入信號(hào)，g(m)為結(jié)構(gòu)元素，它們是分別定義在定義域?yàn)?br> F = {12,-1Mjm = {1,2,.丨,Ml上的離散函數(shù)，且有減。則用對(duì)進(jìn)行腐蝕運(yùn)算，可定義為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于廣義加權(quán)形態(tài)濾波理論的混合電力濾波器諧波電流檢測(cè)方法，其特征在于它包括以下步驟: 第一步，選擇主從結(jié)構(gòu)元素:采樣頻率為10kHz，首先選取55個(gè)采樣點(diǎn)的直線(xiàn)型結(jié)構(gòu)元素作為主結(jié)構(gòu)元素；再選取64個(gè)采樣點(diǎn)的余弦型結(jié)構(gòu)元素作為一級(jí)從結(jié)構(gòu)元素，以抑制主結(jié)構(gòu)元素處理后波形中出現(xiàn)的非奇異點(diǎn)；二級(jí)從結(jié)構(gòu)元素則選取5個(gè)半圓型結(jié)構(gòu)采樣點(diǎn)，半徑介于其幅值的1/50-1/10之間，以抑制變化較快的噪聲干擾； 第二步，構(gòu)建主從開(kāi)-閉、閉-開(kāi)迭代形態(tài)濾波器:設(shè)/(?)為輸入信號(hào)，§^?)為結(jié)構(gòu)元素，它們是分別在定義域?yàn)?
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK103901255SQ201410162052
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】李圣清, 曾歡悅, 徐文祥, 栗偉周, 張彬, 徐天俊, 楊峻, 袁黎, 白建祥, 唐琪 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué)