基于Matlab∕Simulink仿真的电网基波信号检测方法.pdf

《基于Matlab∕Simulink仿真的电网基波信号检测方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第5期总第227期农业科技与装备No．5TotalNo．227至Q!兰±!塑垒煎!坠!!旦!堂堇!!曼里!竺壁!竺!堕里旦!旦l笾!望鱼里g坠iP里!望!垒垒型：兰Q!曼基于Matlab／Simulink仿真的电网基波信号检测方法张欣雨1，张志霞1，曹英明2，翁彦1(1．沈阳农业大学信息与电气工程学院，沈阳110866；2．朝阳市供电公司，辽宁朝阳122000)摘要：基于Matlab／Simulink仿真，提出一种改进的自适应陷波滤波器算法，用于提取污染环境下的电网基波信号。该算法不需要锁相环装置来达到同步，通过设置适当参数

2、即可自动跟踪基波信号变化，从而实现对基波信号的提取。关键词：基波信号；检测；自适应陷波滤波器；电网中图分类号：TP271文献标识码：A文章编号：1674一l161(2013)05～0033—03随着能源危机的加剧及人们环境保护意识的加强，分布式发电及其并网日益受到关注。在分布式发电并网过程中，常会遇到谐波，产生电压骤升／骤降／缺口和三相不平衡等问题．影响电网基波信号幅值、频率等信息检测。为提高供电可靠性，实时、准确提取电网基波信号势在必行。为解决这一问题，国内外学者进行了深入而广泛的研究，提出了过零检测法、最大值算法、离散傅

3、立叶变换(DFr)法、小波变换法、神经网络法、基于d-q变换的锁相环法和卡尔曼滤波法等检测方法。过零检测法和最大值算法的软硬件实现比较容易．但不适用于受污染的电网环境下基波检测。DFT法通过计算分离基波和频率为基波频率整数倍的各次谐波幅值和相位，获得基波信息。由于该方法在进行分析时。是假定基波频率已知，因此在静态条件下具有良好的谐波抑制和快速运算特性。由于实际电网处于动态运行状态，因此用D兀1法提取电网基波信号存在频谱泄漏等问题。小波变换法和神经网络法的计算量都菲常大。基于d-q变换的锁相环法要想良好滤波，其截止频率必须设置

4、的足够低，影响系统的动态特性。卡尔曼滤波法属于IIR的一种，难以对相量相角进行准确计算。针对上述问题，提出一种自适应滤波器算法。其通过设置适当参数自动跟踪基波信号变化。在一定程度上降低了原始信号对基波信号跟踪过程的影响．能够在污染环境下提取电网基波信号。1电网基波信号检测原理1．1自适应陷波滤波器原理理想陷波滤波器的频率响应特点是：某一特定频率处的增益为0，从而使这一特定频率的信号无法通过；其他频率处的增益为1，频率信号能够完全通过。收稿日期：2013—03一01作者简介：张欣雨(1987一)女，硕士，从事农村电网运行和故障

5、分析方面的研究。自适应陷波滤波器是一种能够实时跟踪信号频率变化的陷波器．当电网处于动态运行状态时．基波信号的频率是一个时变值。使自适应陷波器对电网基波信号的估计成为可能。该系统实际上是一个具有自动调节功能的闭环负反馈控制系统，白适应陷波滤波器提取基波信号原理框图如图1所示。在图1中，基本信号用作自适应陷波滤波器的期望响应，参考信号用作滤波器的输入。基本信号统瀚出图1基波信号提取框图Figure1Blockdiagramoffundamentalsignalextraction通常，一个被污染的信号可以表示为：)，(￡)=2／

6、A女sin钆(￡)+Ao+n(￡)(1)女=I其中，饥(t)=60kt+q，k，是第k项的相位角，Ak为第k项的幅值，k=l，2，⋯⋯；Ao为直流分量；乃(￡)是噪声分量。估计未知参数，并提取出基波信号，是本研究的重点。自适应陷波滤波器的动态响应微分方程为：x+OZx=20(e(t)O=-yxOe(t)(2)e(￡)可(￡)叫式中：戈为状态变量；口为估计频率；f和7是两个可调参数，分别决定自适应陷波滤波器的估计精度和收敛速度。通过设置适当的f和y值来实时、准确的提取基波信号。1．2自适应陷波滤波器结构框图自适应陷波滤波器的结

7、构框图如图2所示。自适应陷波滤波器由加法器、倍增器和积分器组34农业科技与装备2013年5月图2自适应陷波滤波器结构框图Figure2Adaptivenotchfilterstructurediagram成。加法器、两个倍增器和一个平方根函数决定了基波信号的幅值。在图2中，f决定自适应陷波滤波器的估计精度；y决定自适应陷波滤波器的收敛速度。2电网基波信号检测仿真分析为验证所提出的基波检测方法准确性，在谐波、电压骤升／骤降／缺口污染环境下进行基波信号提取。在MATLAB7．6．0的Simulink下建立系统仿真模型，设置f=0

8、．75、y=800、输出频率为to的积分器初始条件为2叮r50、其余积分器的初始条件为0。系统仿真图如图3所示。该系统能有效输出基波信号的幅值、频率以及总扰动信号、基波的90度相移等信息。输图3系统仿真图Figure3Systemsimulation谐波是电力系统中最常见的污染之一，其频率