基于自適應(yīng)陷波器的航空電源同步信號(hào)提取方法研究.pdf

1、20世紀(jì)90年代，隨著“多電飛機(jī)”技術(shù)在航空界的提出，飛機(jī)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(jī)工作頻率從固定的400Hz轉(zhuǎn)變?yōu)樵?60～800Hz范圍內(nèi)波動(dòng)。機(jī)載非線性負(fù)荷容量日益增加，諧波嚴(yán)重影響了飛機(jī)電能質(zhì)量。為了滿足修訂后的新航空電源標(biāo)準(zhǔn)，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(zhǔn)確提取出電源的同步信號(hào)則是諧波抑制及控制的前提。在現(xiàn)有同步信號(hào)檢測(cè)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(duì)現(xiàn)有的應(yīng)用于電信號(hào)提取的單相ANF微分方程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析。分析結(jié)果認(rèn)為ANF的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能與輸入信號(hào)的基波頻率呈現(xiàn)反比例關(guān)系。ANF同步信號(hào)檢測(cè)速度會(huì)隨著基波頻率的增高而減緩。當(dāng)輸入三相電源時(shí)，采用不同的參考坐標(biāo)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(gè)固定比值為6:3:2的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。多通道自適應(yīng)

3、陷波器能夠有效抑制諧波分量對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，可以實(shí)現(xiàn)諧波信號(hào)的分別提取。仿真測(cè)試結(jié)果顯示，多通道自適應(yīng)陷波器能夠準(zhǔn)確分離各個(gè)頻率分量。通過(guò)修改陷波器參數(shù)，能達(dá)到提取任意整數(shù)次諧波分量和間諧波分量的目的。
　　 針對(duì)動(dòng)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(shí)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(cè)出的角頻率引入到ANF的頻率檢測(cè)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(dá)到任何頻率狀態(tài)下都可以在固定時(shí)間內(nèi)提取出電源同步信號(hào)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(cè)出的角頻率的平方值引入到ANF的頻率檢測(cè)單元中，能夠在基波頻率提高的情況下加快ANF對(duì)同步信號(hào)提取的響應(yīng)速度，保證在固定的周期時(shí)間能得到所需要的信息。在理論分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果證明，本文提出的兩種ANF改進(jìn)方法對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度都能夠有效改進(jìn)。
　　 在MATLAB仿真軟

5、件中模擬航空電源頻率跳變、電壓不對(duì)稱(chēng)，以及存在畸變等工況，對(duì)地面電源中應(yīng)用廣泛的解耦雙同步參考坐標(biāo)系鎖相環(huán)(DDSRF-PLL)進(jìn)行仿真，與本文提出的CT-ANF檢測(cè)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(hào)。但是在精確度以及快速性上，CT-ANF都有較優(yōu)表現(xiàn)。
　　 對(duì)全文研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了以下觀點(diǎn)：1)ANF動(dòng)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