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APF谐波检测中改进的锁相环鲁棒性研究
摘要：
针对APF谐波检测领域中存在的传统锁相环存在容易受到外部环境因素影响、鲁棒性不够等问题，本文提出了采用改进型锁相环实现APF谐波检测的研究方案。具体地，我们对传统锁相环的弱点进行了分析，并提出了利用自适应滤波器和Kalman滤波器来改进锁相环的鲁棒性；同时，我们通过仿真实验和实际案例验证了改进型锁相环检测谐波信号的可行性和优越性。本文的研究结果表明，改进型锁相环能够有效地克服传统锁相环存在的问题和限制，为APF谐波检测领域提供了新的技术思路和方案。
关键词：APF谐波检测；锁相环；鲁棒性；自适应滤波器；Kalman滤波器
Abstract:
Inviewoftheproblemsofthetraditionalphase-lockedloopinthefieldofAPFharmonicdetection,suchaseasytobeaffectedbyexternalenvironmentalfactorsandinsufficientrobustness,thispaperproposesaresearchschemeusinganimprovedphase-lockedlooptoachieveAPFharmonicdetection.Specifically,weanalyzedtheweaknessesofthetraditionalphase-lockedloopandproposedtouseadaptivefiltersandKalmanfilterstoimprovetherobustnessofthephase-lockedloop.Atthesametime,weverifiedthefeasibilityandsuperiorityoftheimprovedphase-lockedloopindetectingharmonicsignalsthroughsimulationexperimentsandactualcases.Theresearchresultsofthispapershowthattheimprovedphase-lockedloopcaneffectivelyovercometheproblemsandlimitationsofthetraditionalphase-lockedloop,providingnewtechnicalideasandsolutionsforthefieldofAPFharmonicdetection.
Keywords:APFharmonicdetection;phase-lockedloop;robustness;adaptivefilter;Kalmanfilter
正文：
1.引言
APF(ActivePowerFilter)谐波检测技术作为电力系统中重要的谐波抑制手段，近年来得到了越来越广泛的应用。然而，传统的谐波检测方法中以锁相环为核心的检测方案，存在容易受到外部环境因素影响、鲁棒性不够等问题，导致谐波检测的精度和实时性不够理想。因此，提高锁相环的鲁棒性，成为了APF谐波检测领域需要解决的关键问题之一。
2.传统锁相环的弱点
传统的锁相环在进行相位测量时，其调整速度和系统参数的稳定性很大程度上依赖于信号的幅度和频率条件，并容易受到外部环境干扰的影响，从而导致锁相环的鲁棒性不够，影响系统的稳定性和精度。具体表现在以下三个方面：
（1）对幅度抖动和失真的敏感性
锁相环的输入信号的幅度变化会直接影响谐波检测的精度和实时性，而小幅度的信号变化就会对锁相环工作产生影响。锁相环的鲁棒性不足，因此很容易受到幅度抖动和失真的干扰，导致锁相环的输出值不稳定。
（2）对频率扰动的敏感性
在锁相环的相位计算中，输入信号的频率是一个关键参数。锁相环的调整速率及系统参数的稳定性都取决于频率条件的满足程度。因此，频率扰动对锁相环的影响非常大，这种影响可能明显甚至导致系统不稳定。
（3）对相位偏移的无法消除
当输入信号的相位存在偏差时，锁相环会对其进行追踪调整，使其与本地参考信号接近。然而，在传统的锁相环中，即使是在稳态下，还会存在相位差。当对比输入信号与本地参考信号准确度要求较高时，锁相环的相位偏移就成为了不能忽视的因素。
3.改进型锁相环的设计
为了改善传统锁相环存在的问题和局限，我们提出了一种改进型锁相环的方案。具体地，我们结合自适应滤波器和Kalman滤波器来提高锁相环的鲁棒性，具体流程如下：
（1）使用自适应滤波器
自适应滤波器对于处理具有较难预测目标的信号有很好的表现。在我们的改进方案中，我们将自适应滤波器与锁相环结合，来处理锁相环中的输入信号。自适应滤波器可以对锁相环中的输入信号进行滤波，使其尽可能接近于预期的参考