基于自适应陷波器的航空电源同步信号提取方法研究

【类型】学位论文

【作者】王莉萍 

【关键词】 自适应陷波器 信号提取 航空电源 同步信号 提取方法

【摘要】20世纪90年代，随着“多电飞机”技术在航空界的提出，飞机电源系统也发生了巨大的变化。传统的恒频电源系统向变频电源系统变化，飞机工作频率从固定的400Hz转变为在360～800Hz范围内波动。机载非线性负荷容量日益增加，谐波严重影响了飞机电能质量。为了满足修订后的新航空电源标准，将在航空电力系统中大量应用变换器以及有源电力滤波器等电子器件，而快速准确提取出电源的同步信号则是谐波抑制及控制的前提。在现有同步信号检测方案中，自适应陷波器(ANF)拥有其优越性。 自适应陷波器主要由陷波器和自适应算法两大部分组成。本文首先对现有的应用于电信号提取的单相ANF微分方程进行数学分析。分析结果认为ANF的动态响应性能与输入信号的基波频率呈现反比例关系。ANF同步信号检测速度会随着基波频率的增高而减缓。当输入三相电源时，采用不同的参考坐标系结构的ANF在频率更新方程上具有一定差异。在参数相同的情况下，不同ANF结构存在一个固定比值为6:3:2的动态响应时间。多通道自适应陷波器能够有效抑制谐波分量对检测结果的影响，可以实现谐波信号的分别提取。仿真测试结果显示，多通道自适应陷波器能够准确分离各个频率分量。通过修改陷波器参数，能达到提取任意整数次谐波分量和间谐波分量的目的。 针对动态响应速度受基波频率变化影响较大的情况，本文提出了两种新的ANF结构。一种结构是固定时间响应ANF(CT-ANF)，该方案是在现有的ANF结构基础上将检测出的角频率引入到ANF的频率检测单元中，以消除角频率更新速率与基波频率之间的反比关系，达到任何频率状态下都可以在固定时间内提取出电源同步信号的目的。另一种结构是固定周期响应ANF(CC-ANF)。该方案是将检测出的角频率的平方值引入到ANF的频率检测单元中，能够在基波频率提高的情况下加快ANF对同步信号提取的响应速度，保证在固定的周期时间能得到所需要的信息。在理论分析的基础上进行了仿真验证。仿真结果证明，本文提出的两种ANF改进方法对动态响应速度都能够有效改进。 在MATLAB仿真软件中模拟航空电源频率跳变、电压不对称，以及存在畸变等工况，对地面电源中应用广泛的解耦双同步参考坐标系锁相环(DDSRF-PLL)进行仿真，与本文提出的CT-ANF检测性能作比较。仿真结果表明，两种方法都可以成功提取出航空电源中的同步信号。但是在精确度以及快速性上，CT-ANF都有较优表现。 对全文研究内容进行了实验。实验结果验证了以下观点：1)ANF动态响应性能与基波频率以及ANF结构相关。2)CT-ANF和CC-ANF能够有效提高动态响应速度。3)CT-ANF在航空电源中能够有效提取同步信号。充分证明了理论分析和仿真的正确性。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】重庆大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】杜雄

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