基于自适应陷波器电网频率估计方法

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1、第44卷第504期电测与仪表Vol.44No.5042017年第12期ElectricalMeasurement&InstrumentationDec.2017基于自适应陷波器的电网频率估计方法*王雅丽，虞莉娟，张华军，张清勇，苏义鑫(武汉理工大学自动化学院，武汉430070)摘要：文中针对电网频率难以精确测量的问题，提出利用自适应陷波器结构的滤波功能，结合电网电压基波信号及其谐波信号的特性，以陷波器实时输出平方值作为陷波器参数的优化目标函数，根据随机优化理论推导出陷波器参数在线迭代算法，从而对与频率有

2、关的陷波参数进行自适应调整，达到电网频率估计的目的。该方法结构简单，通过仿真分析和实验测试，检验了所提出的频率估计算法的响应速度和估计误差,表明基于自适应陷波器的电网频率估计方法，可以准确估计出电网频率。关键词：自适应陷波器；信号处理；频率估计；随机优化中图分类号：TM935文献标识码：A文章编号：1001-1390(2018)00-0000-00FrequencyestimationmethodforpowersystemgridbasedonadaptivenotchfilterWangYali,Y

3、uLijuan,ZhangHuajun,ZhangQingyong,SuYixin(SchoolofAutomation,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)Abstract:Asthegridfrequencyisdifficulttobeaccuratelymeasured,anewmethodofemployingthefilterfunctionoftheadaptivenotchfilterstructureandthecharacter

4、isticsofthefundamentalwaveformandharmonicofthegridvoltagesignalisproposedinthispaper.Thesquarevalueoftheoutputofthenotchfilterisusedasthecostfunctionandtheonlineiterativealgorithmofthenotchparameterisdeducedaccordingtothestochasticoptimizationtheory.Thus

5、,thefrequency-dependentnotchparameterisadaptivelyadjusted,andthegridfrequencyestimationcanbeachieved.Themethodissimple,andtheresponsespeedandtheestimationerroroftheproposedalgorithmareverifiedbysimulationanalysisandexperimentaltest.Theresultsshowthatthef

6、requencyofpowersystemgridcanbeaccuratelyobtainedbytheproposedestimationmethod.Keywords:adaptivenotchfilter,signalprocessing,frequencyestimation,stochasticoptimization第44卷第504期电测与仪表Vol.44No.5042017年第12期ElectricalMeasurement&InstrumentationDec.20170引言*基金项目

7、：湖北省自然科学基金资助项目(2016CFB502;2015CFB586)频率估计是数字信号处理的重要内容，在通信、振动控制、地震监测等方面有广泛的应用[1-2]。在现代电力电子设备中，由于电网频率和相位信息是功率开关管(IGBT、IGCT、GTO)开通和关断的参考，一旦开通或关断不准确可能导致设备中出现环流，环流过大则会影响多台设备之间的并联效果，严重时甚至会烧毁功率开关管[3-4]，因此电网电压信号的实时在线频率估计是十分必要的。由于自适应陷波器结构简单，具有尖锐的阻带截止特性，且能够根据外部环境的

8、变化自动调节陷波参数，因此被认为是一种良好的频率估计滤波器[5]。常用的频率估计方法主要有傅里叶变换法[6-8]、最小误差平方法[9]、小波变换[10]、最小二乘法[11]等，此类方法计算量较大，对算法实现的硬件载体要求较高。因此，针对频率动态变化的信号，可采用自适应陷波器以获得准确的频率信息[12]。同时为了估计信号中多个频率信息，通常将多个单频陷波系统级联实现多频率估计[13]，但该方法的结构和陷波器参数调整算法均较复杂，不易于工程实际