基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的有源電力濾波器應用研究
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一、電網(wǎng)諧波的傳統檢測方法
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/188484.htm諧波檢測的傳統方法也有很多，其中重點(diǎn)在于對電流諧波的檢測。綜合來(lái)講，主要有以下幾種諧波檢測方法：
1）傅立葉分析方法：主要是對檢測到的電流電壓信號進(jìn)行傅立葉分析，分解出高次諧波的頻譜，最后計算出應該加入的濾波裝置參數;
2）小波分析方法：本質(zhì)上是傅立葉分析方法的一個(gè)擴展，只不過(guò)在頻譜的提取上更有特點(diǎn)，計算方式與傅立葉方法類(lèi)似;
3）零序電流分析方法：通過(guò)檢測零序電流和瞬時(shí)無(wú)功功率來(lái)進(jìn)行諧波分析;
4）PI調節濾波器法：通過(guò)PI調節技術(shù)結合濾波技術(shù)，來(lái)檢測特定次的諧波含量;
5）等功率法：通過(guò)檢測直流側電容的平均電壓來(lái)判定電網(wǎng)諧波;
6）其它基于先進(jìn)控制理論的諧波檢測技術(shù)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )理論等。
二、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
BP（Backpropagation）網(wǎng)絡(luò )是一種單向傳播的多層前向網(wǎng)絡(luò )，是一種利用誤差反向傳播訓練算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )。解決了多層網(wǎng)絡(luò )中隱含單元連接權的學(xué)習問(wèn)題。
對于系統的輸入M和輸出L，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )可看成是從M維歐氏空間到L維歐氏空間的映射，這種映射的一大特點(diǎn)是高度的非線(xiàn)性，用途非常廣泛，結構如圖2.1所示其中包括：
1）數據壓縮技術(shù)：圖像數據的壓縮存儲和圖像特征的抽取;
2）模式識別技術(shù)：用于信息的識別比如文字，語(yǔ)言等，特別適用于對特征的判斷;
3）函數逼近：用于復雜工業(yè)系統的建模和控制，特別適合于強耦合和非線(xiàn)性的系統。
圖2.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )結構
考慮用BP網(wǎng)絡(luò )技術(shù)來(lái)檢測諧波主要也是基于電力系統動(dòng)態(tài)諧波的特點(diǎn)而定的，電網(wǎng)里面的諧波次數很多，過(guò)去的一個(gè)關(guān)鍵設備就是一種并行的濾波式檢測裝置。這種裝置的原理方框圖如圖2.2所示，它的實(shí)時(shí)性和準確性都還不錯，但由于濾波器數量太多，造成整套裝置十分復雜，故障率和可靠性比較低，且無(wú)法根據需要進(jìn)行功能上的修改，適應性較差。
圖2.2并行濾波式諧波檢測裝置方框圖
比較圖2.1和圖2.2，可以考慮用BP網(wǎng)絡(luò )來(lái)代替圖2.2中的硬件電路，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的學(xué)習方法來(lái)加以代替?？梢詫?shí)際電網(wǎng)的輸入信號看成是待測量信號，進(jìn)行一系列的采樣和自我學(xué)習。BP網(wǎng)絡(luò )的輸出得出的是所要檢測的各次諧波電流信號的幅值，得到的這些電流信號是有源電力濾波器的補償電流發(fā)生電路所需要的指令電流信號的重要部分?；谶@種思想，可以考慮用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )來(lái)進(jìn)行的諧波電流的檢測，本文中，將做一下仿真研究。
三.BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )與電網(wǎng)諧波檢測
3.1電力系統諧波特點(diǎn)
在電力系統中，判斷諧波的大小有一個(gè)量化指標，常用總諧波畸變率（THD）來(lái)度量電壓和電流的質(zhì)量。
（3.1）
上式中，Ah表示第h次諧波幅值;A1表示基波I1（t）幅值。
有源電力濾波器在本質(zhì)上就是通過(guò)降低電力系統中的總諧波畸變率，使電能質(zhì)量達到國家制定的電能質(zhì)量標準。在電力系統中的諧波可以歸納出以下的這些特點(diǎn)：
1）奇次諧波是電網(wǎng)中諧波的主要成分，而且奇次諧波的幅值也不會(huì )超過(guò)基波幅值的70%,高次諧波的幅值都比較小，所以要重點(diǎn)考慮奇次諧波的濾波;
2）電力系統畸變電流中所含有的奇次諧波分量很多，但有幾種是嚴重影響電能質(zhì)量的，包括5次、7次、11次和13次諧波;
3）實(shí)際操作中，有源電力濾波器的檢測環(huán)節先檢測出這幾種諧波，然后控制補償和濾波電路進(jìn)行動(dòng)作，濾掉這幾種影響較大的諧波，從而顯著(zhù)降低中的諧波含量，也就大幅度降低了電力系統的總諧波畸變率。
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