基于自適應(yīng)陷波器的航空電源同步信號提取方法研究.pdf

1、20世紀90年代，隨著“多電飛機”技術(shù)在航空界的提出，飛機電源系統(tǒng)也發(fā)生了巨大的變化。傳統(tǒng)的恒頻電源系統(tǒng)向變頻電源系統(tǒng)變化，飛機工作頻率從固定的400Hz轉(zhuǎn)變?yōu)樵?60～800Hz范圍內(nèi)波動。機載非線性負荷容量日益增加，諧波嚴重影響了飛機電能質(zhì)量。為了滿足修訂后的新航空電源標準，將在航空電力系統(tǒng)中大量應(yīng)用變換器以及有源電力濾波器等電子器件，而快速準確提取出電源的同步信號則是諧波抑制及控制的前提。在現(xiàn)有同步信號檢測方案中，自適應(yīng)陷波器(A

2、NF)擁有其優(yōu)越性。
　　 自適應(yīng)陷波器主要由陷波器和自適應(yīng)算法兩大部分組成。本文首先對現(xiàn)有的應(yīng)用于電信號提取的單相ANF微分方程進行數(shù)學(xué)分析。分析結(jié)果認為ANF的動態(tài)響應(yīng)性能與輸入信號的基波頻率呈現(xiàn)反比例關(guān)系。ANF同步信號檢測速度會隨著基波頻率的增高而減緩。當輸入三相電源時，采用不同的參考坐標系結(jié)構(gòu)的ANF在頻率更新方程上具有一定差異。在參數(shù)相同的情況下，不同ANF結(jié)構(gòu)存在一個固定比值為6:3:2的動態(tài)響應(yīng)時間。多通道自適應(yīng)

3、陷波器能夠有效抑制諧波分量對檢測結(jié)果的影響，可以實現(xiàn)諧波信號的分別提取。仿真測試結(jié)果顯示，多通道自適應(yīng)陷波器能夠準確分離各個頻率分量。通過修改陷波器參數(shù)，能達到提取任意整數(shù)次諧波分量和間諧波分量的目的。
　　 針對動態(tài)響應(yīng)速度受基波頻率變化影響較大的情況，本文提出了兩種新的ANF結(jié)構(gòu)。一種結(jié)構(gòu)是固定時間響應(yīng)ANF(CT-ANF)，該方案是在現(xiàn)有的ANF結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上將檢測出的角頻率引入到ANF的頻率檢測單元中，以消除角頻率更新速率與

4、基波頻率之間的反比關(guān)系，達到任何頻率狀態(tài)下都可以在固定時間內(nèi)提取出電源同步信號的目的。另一種結(jié)構(gòu)是固定周期響應(yīng)ANF(CC-ANF)。該方案是將檢測出的角頻率的平方值引入到ANF的頻率檢測單元中，能夠在基波頻率提高的情況下加快ANF對同步信號提取的響應(yīng)速度，保證在固定的周期時間能得到所需要的信息。在理論分析的基礎(chǔ)上進行了仿真驗證。仿真結(jié)果證明，本文提出的兩種ANF改進方法對動態(tài)響應(yīng)速度都能夠有效改進。
　　 在MATLAB仿真軟

5、件中模擬航空電源頻率跳變、電壓不對稱，以及存在畸變等工況，對地面電源中應(yīng)用廣泛的解耦雙同步參考坐標系鎖相環(huán)(DDSRF-PLL)進行仿真，與本文提出的CT-ANF檢測性能作比較。仿真結(jié)果表明，兩種方法都可以成功提取出航空電源中的同步信號。但是在精確度以及快速性上，CT-ANF都有較優(yōu)表現(xiàn)。
　　 對全文研究內(nèi)容進行了實驗。實驗結(jié)果驗證了以下觀點：1)ANF動態(tài)響應(yīng)性能與基波頻率以及ANF結(jié)構(gòu)相關(guān)。2)CT-ANF和CC-ANF能