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专利号: 2017102426144
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于S函数的变步长LMS谐波电流检测方法,其步骤如下:A、信号采样:

对周期性非正弦的负载电流i(t)和其基波电流的有功参考信号x1,x1=sin(ωt),无功参考信号x2,x2=cos(ωt)进行同步采样,分别得到当前采样时刻n的负载电流i(t)的离散值i(n)、参考信号的基波有功离散值x1(n)和基波无功离散值x2(n);其中,ω是基波的角频率,t为时间;

B、将得到的当前采样时刻n的参考信号的基波有功离散值x1(n)和基波无功离散值x2(n),组成当前采样时刻n的基波离散值矩阵x(n),x(n)=[x1(n),x2(n)],再将基波离散值矩阵x(n)通过LMS自适应滤波器后得到基波电流当前采样时刻n的估计值y(n),y(n)=x(n)wT(n);其中,w(n)为LMS自适应滤波器在当前采样时刻n的权系数矩阵w(n),w(n)=[w1(n),w2(n)],其初值为0;w1(n)为对应于基波有功离散值x1(n)的权系数;w2(n)对应为基波无功离散值x2(n)的权系数;T代表矩阵的转置;

C、将A步中当前采样时刻n的负载电流的离散值i(n)减去基波电流当前采样时刻n的估计值y(n),得到当前采样时刻n的谐波电流ih(n)的估计值e(n),也即当前采样时刻n的误差信号e(n),即:e(n)=i(n)-y(n)

D、计算下一采样时刻n+1的LMS自适应滤波器权系数矩阵w(n+1):w(n+1)=w(n)+μ(n)e(n)x(n)

其中:μ(n)为LMS自适应滤波器在当前采样时刻n的步长,其取值范围为0<μ<2/λmax,而λmax为当前采样时刻n的基波离散值矩阵x(n)的自相关矩阵xT(n)x(n)的特征值;

E、步长的更新:

E1、根据当前采样时刻n的误差e(n)和前一采样时刻n-1的误差e(n-1),得到误差时间互相关均值k(n),k(n)=ρk(n-1)+K(1-ρ)e(n)e(n-1);其中,ρ为遗忘因子,取值范围为:M为负载电流在一个周期内的采样点个数;K为加速因子,取值范围为1到2之间;误差时间互相关均值k(n)的初值为0即k(1)=0;

E2、根据误差时间互相关均值k(n)得出控制S函数形状的控制因子β(n),β(n)=γβ(n-1)+η|k(n)|,且

其中,γ为活性因子参数,取值范围为0.98~0.99;η为稳定因子参数,取值范围为0.01~0.1;其中βmax为控制因子最大值、βmax=(0.1-0.3)*2/λmax,βmin为控制因子最小值、βmin=βmax/100;

E3、由以下的S函数得到LMS自适应滤波器在下一采样时刻n+1的步长μ(n+1),μ(n+1)=β(n)(1-exp(-α(n)|k(n)|2))其中α(n)为误差变化率平方,α(n)=|e(n-1)/e(n)|2,exp表示指数函数运算;

F、令n=n+1,重复B、C、D、E的步骤,即可实现对负载电流中的谐波电流的实时动态检测。