快速濾波器組在頻率估計中的應用與研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、系統(tǒng)頻率是電力網(wǎng)絡中控制負載平衡的一個十分關鍵的參數(shù),通過追蹤頻率變化情況可以監(jiān)測網(wǎng)絡的運行狀態(tài)。由于系統(tǒng)常常會受到網(wǎng)絡中某些突發(fā)事件以及電力電子設備、電弧造成的諧波、噪聲的干擾,對頻率的精確追蹤較為困難。因此,研究能夠有效對抗諧波、噪聲干擾的頻率估計算法對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行十分重要。
  在此背景下,鑒于快速濾波器組(Fast filter bank,F(xiàn)FB)相比于FFT具有良好的頻率特性、抗噪能力以及低復雜特點,本文圍

2、繞FFB在電力系統(tǒng)的頻率估計技術中的應用開展了如下工作:
  (1)在深入研究FFB的樹形結構及其頻罩法、節(jié)點調制法設計方案、矩陣表達式等理論的基礎上,證明了FFB的各個通道之間的移頻特性,推導出FFB各通道的時域響應表達式,并對它與FFT運算之間的關系作了分析。
  (2)在研究經典的基于FFT的兩步頻率估計技術的基礎上,分析了FFB在粗估計過程巾相比于FFT的優(yōu)勢,并提出了兩個基于FFB運算的精估計算法(簡記為FFB1,

3、FFB2)。其中FFB1算法與頻域三樣點算法類似,運用FFB輸出的峰值及其相鄰前后兩個通道輸出的樣本,通過泰勒展開式進行簡化分析,得到頻率估計的頻偏部分。FFB2算法是基于FFB等效系數(shù)的特點,利用FFB的輸出與輸入信號樣本中點時刻樣本值的關系得到。仿真結果顯示,這兩種算法在低信噪比場合下,均方性能接近于CRB界,比FFT系列算法有所提高。
  (3)通過FFB運算替換FFT運算來改進SDFT和CLS-SDFT算法的性能,結果顯示

4、,經過改進后的版本頻率追蹤性能明顯優(yōu)于原始的SDFT算法,在噪聲環(huán)境下,比CLS-SDFT算法的均方誤差下降了3dB左右。
  (4)為了進一步改進SDFT算法的抗噪聲性能,將總體最小二乘算法框架引入到SDFT算法中(TLS-SDFT),并對該算法在噪聲、諧波干擾環(huán)境、幅值、相位突變和調制環(huán)境以及實測電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)片段下進行了仿真比較。結果顯示,TLS-SDFT算法在低信噪比環(huán)境下均方誤差比SDFT算法下降20dB,比CLS-SDF

5、T算法下降約10dB,在高信噪比下逐漸等效于CLS-SDFT算法。此外,TLS-SDFT算法在諧波干擾環(huán)境、幅值、相位突變和調制環(huán)境以及實測電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)片段下與CLS-SDFT算法的頻率追蹤性能一致。
  (5)為了提高Prony算法的抗噪性能和分辨率,本文也研究了分別使用FFT和FFB對信號進行濾波預處理,然后使用Prony算法進行頻率估計的方法。仿真結果顯示,經過FFB預處理的Prony算法在諧波干擾的情況下均方誤差性能優(yōu)于F

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