基于快速块LMS算法的统一电能质量调节器谐波电流预测方法.pdf

第29卷第2期电工电能新技术Vol.29，No.2
2010年4月AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergyApril2010

基于快速块LMS算法的统一电能质量调节器
谐波电流预测方法

李圣清，罗飞，陈兴国

(湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲412008)

摘要:本文提出了一种基于快速块LMS算法的统一电能质量调节器谐波电流预测方法。该方法
将FFT变换运用到LMS算法中，采用重叠存储方法，在滤波器权值更新时进行块处理。分广义平
稳和广义非平稳两种情况，对每个可调权值赋予不同的步长。在t时刻预测出t+2时刻受控量与
参考量之间的差值，通过选择t+1时刻的控制策略和利用快速块LMS算法使得该差值最小。仿真
结果表明了该方法的正确性和可行性。
关键词:统一电能质量调节器;FFT;快速块LMS算法;谐波;预测
中图分类号:TM922文献标识码:A文章编号:1003-3076(2010)02-0053-04

测方法，针对传统LMS算法的收敛速度慢和对非平
1引言
稳输入信号的适应性差等缺陷作了改进，但仍有一
在众多自适应算法中，Windrows与Hoff提出的些问题需要进一步探讨。
最小均方算法(LeastMeanSquare，简称LMS)对自
［，］2UPQC工作原理
适应滤波技术的发展起到了积极的推动作用12。
该方法具有自适应跟踪检测能力强、硬件结构及算UPQC是一种新型的综合电能质量控制装置，
法简单和检测精度较高等诸多优点，但存在收敛速如图1所示。它有两个逆变器单元，二者共用一个
度与步长因子成反比，稳态误差与步长因子成正比直流环节，其中一个逆变器通过变压器串联接入电
［］
的缺点3-5。为此，人们提出了各种各样的变步长网，相当于一个串联型有源电力滤波器，主要补偿电
LMS自适应滤波算法。归一化最小均方误差算法压畸变，如电压谐波补偿，电压的闪变、凹陷和浪涌
的收敛速度通常比LMS算法快，但稳态误差较等。另一个逆变器则是直接并联接入电网，既要补
［］
大2。基于S函数的变步长LMS算法在收敛速度、偿负载电流的谐波分量和无功分量，还要补偿UP-
稳定性和跟踪速度等方面都取得了较好的效果，但QC的有功损耗以维持直流电容电压的恒定，相当于
［］
S函数过于复杂，且在误差接近零处变化太大2。一个并联型有源电力滤波器。因此，UPQC既能补
而且，这些方法均存在不同程度的延时，其延时接近偿负载侧引起的谐波和无功电流等电能质量问题，

［］
一个周期6-8。另外，数字化控制系统中信号的采也能补偿来自电网侧的谐波电压等电能质量问题。
样、A/D转化及离散化也将产生延时，造成统一电既可以用于指定负载，也可用于配电系统公共连
能质量调节器(UniversalPowerQualityConditioner，接点。
简称UPQC)发出的补偿电流滞后于电网实际谐波
［］3快速块LMS算法
电流，严重影响UPQC的滤波性能8。为了解决延
时问题，文［6］提出了自适应滤波预测方法，具有较3.1滤波器抽头权值更新时的块处理
强处理非线型时变性和不确定性电力系统谐波控制在LMS算法滤波器抽头权值更新时进行块处
的能力。文［7］提出了基于LMS算法的谐波电流预理，对于每一个数据块有不同的用于自适应过程的

收稿日期:2009-08-10
基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(09JJ6070);湖南省科技计划项目(2008GK3098)
作者简介:李圣清(1961-)，男，湖南籍，教授，博士，主攻电力系统谐波的分析与治理、电能质量调节与控制等。
54电工电能新技术第29卷

u(kM)，K，u(kM+M－1)］}，IFFT为反傅氏变换。
对第k块，定义M×1误差信号向量为
e(k)=［e(kM)，e(kM+1)，K，
e(kM+M－1)］T(6)
将误差信号变换到频域可得
0
E(k)=FFT[](7)
图1统一电能质量调节器原理图e(k)
Fig.1Principleschemeofuniversalpowerqualityconditioner将重叠存储方法应用于式(2)的线性相关可得
(k)=IFFT[]H()()
误差信号值。对于第k个数据块，抽头权向量的更UkEk
［］的最前个元素()
新公式为2M8
H
L－1式中的U(k)为U(k)的共轭。
^()^()()()
wk+1=wk+μΣukL+iekL+i由式(1)、(4)、(8)可得快速块LMS算法抽头
i=0
权向量的更新公式
=w^(k)+μ(k)(1)
^^(k)
式中W(k+1)=W(k)+μFFT[](9)
L－10
()()()()()()
k=ΣukL+iekL+i=ukek23.2.2步长参数的选