[发明专利]一种在线自适应谐波电流检测系统

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种谐波电流分量的快速检测系统，特别是一种在线自适应谐波电流检测系统，用于电流信号处理技术领域。

(二)背景技术：

当前，有源电力滤波器在电力系统中的应用前景日益看好。它所采用的谐波电流检测方法非常重要，决定了谐波电流的检测精度和动态响应特性，因而直接影响谐波电流的补偿效果。能否快速而准确实时地检测出系统中谐波和无功分量，是它成功应用的前提条件。

基于瞬时无功功率理论检测法就是一种十分常见的方法，它的检测补偿效果比较明显，但只能检测电流中的谐波分量，不能检测出电压中的。且控制电路相对复杂，所需计算量也是较大的。所以在实时性要求较高的系统中有明显的局限性。还有些采用人工神经元网络(ANN)的方法来检测谐波。它们采用了模拟并行谐波检测装置的基本原理，但这种方法需要大量的时间来训练样本，也难以满足实时的要求。另有已应用的传统的自适应检测方法，此类方法基于自适应噪声对消原理，系统闭环检测，故鲁棒性好；实时计算量小，简洁快速；工作特性不受硬件器件参数变化和电压波形畸变的影响，具有良好的自适应能力。但该方法存在着固有的局限性。即电压不对称畸变时检测精度不高甚至不能检测出来，而且动态响应速度和检测精度能存在相互制约关系：如果为保证谐波计算的高检测精度，则动态响应速度很慢；如果提高动态响应速度则又会明显降低检测的精度。所以该方法难以同时达到最佳的检测精度和动态响应速度。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种在线自适应谐波电流检测系统，它结合自适应滤波器的特殊性能和快速准确的监测技术，可获得高精度的监测效果，大大地提高了自适应谐波电流检测系统的大大提高了系统检测精度、动态响应特性、稳定性和可靠性，并从最大程度上减小网损、提高系统稳定性、减小事故损失，提高供电质量。

本发明的技术方案：一种在线自适应谐波电流检测系统，其特征在于该系统是由信号预处理部分、参考正交信号产生部分、包含计算机软件的自适应滤波部分以及计算机分析和显示部分构成；所说的信号预处理部分输入端接输入电流信号，输出端接自适应滤波部分的输入端；参考正交信号产生部分输入端接参考电压信号，输出端接入自适应滤波部分的输入端；自适应滤波部分输出端接入计算机分析和显示部分。

上述所说的信号预处理部分是由耦合变压器或电抗器构成，将藕合变压器或电抗器输出端的电流信号转化成适当滤波、放大的电压信号。

上述所说的参考正交信号产生部分是由包含带通滤波器和比较器的信号预处理电路、包含CD4046芯片、计数/分频器的锁相倍频电路以及正余弦计算电路构成；带通滤波器的输出端连接比较器的正向输入端，传递滤波后的电网电压信号；比较器的输出端连接CD4046芯片的信号输入端，传递同步方波信号，同时比较器的输出端为正余弦计算电路提供过零触发信号；CD4046芯片的信号输出端分别为锁相电路和正余弦计算电路提供电压同步信号，分频器输出的分频信号连接到CD4046芯片的信号输入端。

上述所说的参考正交信号产生部分中采用可以提高系统检测精度和动态响应特性的锁相环电路产生参考电压，并在积分器前串接低通滤波器。

上述所说的自适应滤波部分是由乘法器、加法器、积分器、前置低通滤波器以及自适应预测滤波器构成；信号预处理部分的输入端连接需检测的输入电流，输出端连接一加法器；加法器输出端连接乘法器，参考正交电路产生的两个信号分别接入此乘法器，乘法器输出端依次经过低通滤波器，自适应预测滤波器，积分器相连后分别接入乘法器；乘法器输出端回馈到加法器中作代数运算后得到需检测的谐波。

上述所说的自适应滤波部分的计算机软件组成涉及自适应滤波部分中自适应算法的改进，其步骤为：①基于动态系统平均原理，依据最小方差原理得出算法数学公式；②增加u₁，u₂环节，u₁，u₂表示自适应预测滤波器的LMS算法的学习效率，它决定算法的收敛速度；③对信号中产生的无法补偿的延时和相移予以补偿；④通过适当的调节u改善系统的动态响应。

上述所说的计算机分析和显示部分是由信号接收装置以及计算机构成；信号接收装置接收检测系统输出信号，其分析显示波形和所需数据由计算机输出。