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基于自适应LMS算法的地铁供电系统谐波检测研究
| 论文题名： | 基于自适应LMS算法的地铁供电系统谐波检测研究 |
| 关键词： | 地铁供电系统;谐波检测;双曲正切函数;继电保护;自适应LMS算法 |
| 摘要： | 地铁轨道交通具有节约土地资源、人均能耗小、客运量大、污染排放量低、安全可靠等特点，成为大中城市公共交通的骨干力量。然而，地铁供电系统中的电力电子器件产生大量谐波，将会引发谐振、缩短设备寿命、增加电能损耗、干扰通信功能和继电保护的正常工作，威胁着电力系统安全稳定运行。为了创造更好的供电环境以保证地铁轨道交通的有序运作，亟需对地铁供电系统中所产生的谐波进行治理，谐波检测作为谐波治理的前提，选择出更快速、更精确的谐波检测算法具有重大意义。 针对地铁供电系统中谐波的特点，着重介绍了常用于地铁供电系统谐波检测的自适应最小均方（LeastMeanSquare,LMS）算法。在自适应噪声对消技术的基础上，对自适应LMS算法的工作原理及收敛性能进行详细分析。针对传统定步长自适应LMS算法所存在收敛速度与稳态误差不可兼得的矛盾问题，引入了变步长自适应LMS算法的思想。 变步长自适应LMS算法中，较为典型的是基于双曲正切函数的变步长算法，但此算法并未显著解决收敛速度与稳态误差不可兼得的矛盾问题。本文在此算法的基础上，提出了一种基于改进双曲正切函数的LMS谐波电流检测算法，该算法利用当前时刻误差与历史误差比值来动态控制算法的步长因子，引入系统误差信号的自相关时间均值估计来控制过去数据对当前状态的影响，同时对权值系数进行两次迭代，将两次迭代结果作为新的权值系数。仿真实验结果证明该算法既具有较快的收敛速度，又有较高的检测精度，有效地解决收敛速度与稳态误差不可兼得的矛盾问题。 最后，利用Matlab/simulink平台构建了地铁供电系统仿真模型，将以上三种谐波检测算法应用于该仿真模型，进行谐波电流检测与分析。仿真结果表明：本文所提出的基于改进双曲正切函数的LMS谐波电流检测算法，收敛速度明显快于另外两种算法，同时检测精度亦明显高于另外两种算法，能够更快速、更精确地检测出地铁供电系统中的谐波，从而验证了所提出算法的有效性、可行性。 |
| 作者： | 王维 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 张展;姚春涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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