隨著現(xiàn)代工業(yè)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種大功率非線性設(shè)備接入電網(wǎng),使得電力系統(tǒng)產(chǎn)生波動，從而產(chǎn)生高次諧波，造成電網(wǎng)的諧波污染，引起測量誤差，增加能耗、破壞設(shè)備，并對家用電器產(chǎn)生干擾，甚至?xí)θ藗兊纳敭a(chǎn)安全帶來較大影響。諧波檢測是諧波抑制和凈化電網(wǎng)質(zhì)量技術(shù)的一個重要分支，傳統(tǒng)的諧波檢測算法最早采用模擬濾波器實現(xiàn)[1]，后來又出現(xiàn)了三相電路瞬時無功功率方法，但不能檢出全部諧波電流[2]。自適應(yīng)諧波檢測的優(yōu)點是對電網(wǎng)電壓畸變、頻偏及電網(wǎng)參數(shù)變化有較好的自適應(yīng)能力，但其動態(tài)響應(yīng)較慢[3]。傅里葉變換在信號檢測時不能解決時域和頻域的局部化矛盾,而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適合用來分析整數(shù)次諧波，但對含有非整數(shù)次諧波有一定缺陷，易于限于局部最優(yōu)[4]。

    典型環(huán)節(jié)中的二抽取是對偶數(shù)坐標(biāo)位置元素的抽取不同，本算法利用小波系數(shù)模極大值原理,同時抽取數(shù)組低頻、高頻段的奇數(shù)和偶數(shù)坐標(biāo)位置的元素，避免未抽取的部分和已抽取部分產(chǎn)生信號混疊。抽取后經(jīng)過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出為：

2 諧波檢測方法
　本文提出諧波檢測及補償方法為：利用小波變換對多頻電網(wǎng)諧波信號進行分解，將各次諧波分量分解到不同頻帶的子頻帶信號中，構(gòu)成多個子空間，從中檢測出含有基波分量的子頻帶區(qū)域，其余子頻帶區(qū)域均含有諧波分量。對含有各諧波分量的子頻帶區(qū)域的小波分解系數(shù)取負數(shù)，基波所在區(qū)域小波系數(shù)不變，利用新得到的小波系數(shù)對信號進行重構(gòu)，則重構(gòu)信號中除了含有基波分量的區(qū)域之外，其余各次諧波分量均己進行了反相。將重構(gòu)信號和原始諧波信號相減， 則得到諧波補償信號 [8]。實際應(yīng)用中，通過諧波檢測方法檢測出電網(wǎng)中的諧波成分，并通過智能算法計算出諧波補償信號，將所得到的補償信號轉(zhuǎn)變成反相PWM，再通過逆變裝置注入到電網(wǎng)，即可實現(xiàn)諧波抑制。諧波檢測與補償控制的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

    小波分解是將信號按尺度函數(shù)和小波函數(shù)進行劃分，利用小波系數(shù)模建立模極大值的特征向量，并對特征量按照隸屬函數(shù)劃分。不同頻率的信號根據(jù)尺度的不同被劃分到不同的頻段中，對各頻段分別進行奇數(shù)和偶數(shù)抽取，得到信號細節(jié)a(2k)、a(2k-1)和d(2k)、d(2k-1)，從而分離出各次諧波。用3層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對細節(jié)信號進行逼近訓(xùn)練，再確定綜合濾波器g0、g1，然后用小波逆變換對信號重構(gòu)，得出各個采樣時刻的基波值和諧波值。
3 試驗
    在電網(wǎng)中電壓和電流的基波頻率均為f0=50 Hz，本文選擇最常見的含有3、5、7、9次諧波的情況。設(shè)單相電壓信號的數(shù)學(xué)表達式為：
    

    圖3為含高次諧波的電力系統(tǒng)單相電壓波形，圖4為單相電壓波形的頻譜圖，圖5為分離出的諧波成分。小波網(wǎng)絡(luò)逆變換算法能準(zhǔn)確地將給定信號的基波信號和諧波信號分離出來，各尺度體現(xiàn)的頻率成分變化趨勢各不相同，表明沒有出現(xiàn)混疊和泄露現(xiàn)象。使用離散小波變換提取子頻帶內(nèi)的信息，利用3層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信號進行逼近，可以精確地量化諧波信號的頻率和幅值。實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

    通過表1可以看出，利用該算法分解出的各次諧波頻率值誤差率在10-5數(shù)量級，幅值的誤差率在10-3數(shù)量級，完全符合諧波分析的精度要求，從而驗證了基于諧波小波分析電力系統(tǒng)諧波分量是可行的。    
    信號通過小波分解到各個尺度空間的細節(jié)信號，利用小波系數(shù)模極大值可以有效分離出基波和諧波分量，用修正的系數(shù)重構(gòu)原始信號。通過小波分解系數(shù)的重構(gòu)就可以測量電力系統(tǒng)中的各個頻帶內(nèi)的諧波頻率和幅值。通過算法可以確定出信號中的各次穩(wěn)態(tài)諧波以及諧波的含量，提高分析的可靠性,滿足系統(tǒng)對精度的要求，在電力系統(tǒng)諧波檢測中具有較好的應(yīng)用前景。
參考文獻
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