一种基于锁相环的用于检测电力系统多频带振荡的交叉耦合自适应滤波器

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随着可再生能源发电、高压直流输电技术及柔性交流输电技术的发展,越来越多的电力电子化设备接入电网之中,电力系统的电力电子化程度越来越高。这些电力电子设备与系统相互作用产生了许多新的振荡现象,严重的威胁了电力系统的安全稳定运行。与传统的振荡问题不同,这些新的振荡现象表现出宽频带和频率漂移的特点。多频带振荡分量的准确检测成为了一个艰巨的任务。然而现阶段的检测和控制优化系统都着眼于检测特定频率的振荡信息,或者很窄的频带。它们均不能随着振荡频率的变化而自适应的改变滤波器中心频率。所以面对宽频带和频率漂移的新振荡现象,现有技术无法准确的检测出所需的频率分量。因此,本文提出了一种新的滤波器,用以解决电力电子化电力系统中出现复杂振荡现象时振荡分量的准确检测问题。  本文提出了一种自适应的多频带锁相滤波器。首先,本文介绍了交叉耦合自适应滤波器的结构,简要说明其工作原理。接着,推导了坐标变换中不同坐标系的线性关系,在此基础上推导出滤波器单滤波通道和多滤波通道输入输出间的传递函数,并通过仿真验证了模型的正确性。然后研究了滤波器两滤波通道之间的交叉耦合结构对滤波特性的影响,并总结了交叉耦合结构的影响为在滤波通道前级联了一个陷波器,抑制了其他通道中心频率的成分。接着研究了滤波器锁相控制器参数的变化和低通滤波器参数的变化对滤波特性的影响,给出了参数优化的基本思路。最后选择了一个传统的谐波检测器和该滤波器进行对比,验证了该滤波器在抑制其他频率分量和在频率变化时自适应调节中心频率这两个方面的性能的优势。
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