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面向车联网同步信号检测算法研究

面向车联网同步信号检测算法研究

作者：徐圣林上海应用技术大学

学位级别：硕士

车联网(Internet of Vehicles)是一个由车辆位置、速度、路线等信息组成的交互式网络。随着通信技术的发展,形成了基于车内网络(车内局域网)、车间网络(车对车)和车载互联网(车对车以太网连接)的综合网络,该综合网络根据约定的通信协议... 详细信息

车联网(Internet of Vehicles)是一个由车辆位置、速度、路线等信息组成的交互式网络。随着通信技术的发展,形成了基于车内网络(车内局域网)、车间网络(车对车)和车载互联网(车对车以太网连接)的综合网络,该综合网络根据约定的通信协议和数据交互标准,构建了在V2X(车对车辆、道路、行人和互联网)之间进行通信和信息交换的系统网络,用于支持实现智能交通、智能车辆和智能驾驶的信息传输。对于车外互联通信,车辆采集的数据传输可以在物理层进行,同步技术是物理层算法中的一项关键技术。车联网的V2X通信系统在进行数据传输时对同步错误比较敏感,同步误差会引起系统信噪比的降低,对系统的性能造成较严重的影响,故车联网的V2X通信系统的同步技术亟待研究。本文以5G车联网为背景,针对车联网的V2X通信系统在高载波频率、低信噪比以及高速移动环境下同步精度不高的问题,以5G的NR-V2X通信系统为研究对象对同步过程中的相关问题进行研究,在常见的同步算法的基础上,根据NR-V2X系统中侧链Sidelink同步信号和导频的特点,提出了改进的同步算法,以满足在NR-V2X系统下对于同步性能的要求。本文所做的主要工作有:(1)提出了一种整数载波频率偏移(ICFO)和NR-V2X系统中的侧链主同步信号(S-PSS)联合估计算法和分段联合估计算法。利用S-PSS在时域上是两个连续的OFDM符号的特点,在傅里叶变换(FFT)之后,通过S-PSS的差分平均相关,然后进行ICFO与S-PSS的联合估计以及分段联合估计。通过仿真分析对比两种算法的复杂性以及检测性能,分段联合估计算法在达到了预期目标检测性能的同时,与联合估计方法相比降低了复杂度,适合在NR-V2X系统中使用来提升NR-V2X系统同步性能。(2)在高速环境下提高多普勒频偏估计精度是一个重要研究问题。本文在NRV2X的基础上,根据TCN神经网络的特点,提出了一种基于深度学习的多普勒频偏估计算法,并与其他频偏估计算法进行对比分析。通过仿真分析结果,验证了本文所构造的神经网络在高速移动环境下对多普勒频偏的估计准确性,并且相对于其他算法有明显的提升,能够很好的适应高速环境。

关键词：车联网 NR-V2X 同步信号检测载波频偏估计与补偿

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复杂工况下电网同步信号检测方法研究

复杂工况下电网同步信号检测方法研究

作者：李珍湘潭大学

学位级别：硕士

进入21世纪,能源短缺和环境污染问题日益加重,如何更好的利用分布式能源发电并将其并入电网得到越来越多的关注。分布式电源通过逆变器并网实现与配电网的有机连接,并网的前提是保证逆变器输出的电流与配电网电压同频同相,尤其在非理想... 详细信息

进入21世纪,能源短缺和环境污染问题日益加重,如何更好的利用分布式能源发电并将其并入电网得到越来越多的关注。分布式电源通过逆变器并网实现与配电网的有机连接,并网的前提是保证逆变器输出的电流与配电网电压同频同相,尤其在非理想条件下,向配电网注入正序的基波电流起到支撑电网和有效并网连接的作用,逆变器能否准确的获取配电网的电压基波正序分量信号对并网逆变器输出控制影响很大,因此需要寻找性能良好的同步信号检测方法快速且准确的获取电网同步信息。为了保证逆变器安全可靠的并入配电网,本文针对电网不平衡、含有直流分量和多次谐波等复杂工况下的同步信号检测方法展开了研究。首先对现有的经典的同步信号检测方法进行了理论分析,然后针对电网不平衡和含有多次谐波等复杂工况在自适应陷波器锁相环(ANF-PLL)的基础上提出了一种基于多变量滤波器(MVF)和自适应陷波器(ANF)的锁相方法(MVF-ANF-PLL),该方法在静止坐标系下采用MVF滤除谐波,在旋转坐标系下利用ANF的两个相互正交的输出量抵消由负序分量引起的2倍工频波动,消除了电网严重畸变和不对称对基准正序分量提取的影响,在频率和相位波动时也具有很好的检测效果,仿真和实验均验证了该方法的合理性。然后针对电网含有直流偏置问题,对ANF进行改进得到了能够消除直流偏移和抑制电网电压不平衡的改进型双自适应陷波器锁相环(Improved Dual Adaptive Notch Filter PLL,IDANF-PLL),并将其与MVF加入到SRF-PLL中,提出了基于改进型双自适应陷波器和多变量滤波器的锁相方法(IDANF-MVF-PLL),实现了对电网电压同步信息的准确获取,并对其进行了仿真和实验验证。最后本文针对目前大多数无锁相同步信号检测方法使用低通滤波器导致系统动态性能较差,且并未解决直流分量存在的问题,利用总体平均经验模态分解法(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)和最大相关系数法的特性,提出了一种基于EEMD的新型无锁相环同步信号检测方法。该方法利用EEMD将输入的电压信号分解成有限个固有模态函数(IMF),再利用最大相关系数法提取出电网电压的正序基频分量,不需要谐波滤除模块,也不需要进行正负序分离,简化了锁相结构,仿真验证了该方法在电网电压不平衡、相位频率出现波动、含有多次谐波和直流偏移等复杂情况下均能快速且准确的提取电网同步信息。

关键词：复杂工况同步信号检测改进型自适应陷波器多变量滤波器总体平均经验模态分解

电网故障下风力发电系统网侧电压同步信号检测

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电机与控制应用 2020年第3期47卷 81-86页

作者：涂娟赵翔福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

风力发电系统网侧变换器的并网性能依赖于高性能的同步检测系统,尤其是在电网电压故障情况下快速而准确地提取同步信号。在双同步参考坐标系下提出一种基于二阶广义积分器(SOGI)的新型锁相环,消除了dq变换中电网电压不平衡和低次谐波产... 详细信息

风力发电系统网侧变换器的并网性能依赖于高性能的同步检测系统,尤其是在电网电压故障情况下快速而准确地提取同步信号。在双同步参考坐标系下提出一种基于二阶广义积分器(SOGI)的新型锁相环,消除了dq变换中电网电压不平衡和低次谐波产生的2倍频和谐波变换交流分量带来的影响,实现了对基波电压同步信号的检测。MATLAB仿真和试验结果表明:该方法能快速有效地实现对基波电压正、负序分量以及电压频率、相位的提取。

关键词：风力发电系统电压不平衡谐波畸变二阶广义积分器锁相环同步信号检测

电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压同步信号的检测

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电力系统自动化 2012年第5期36卷 90-95页

作者：徐海亮章玮胡家兵贺益康周鹏浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074

提出了一种电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压同步信号的检测方法。通过采用一种新颖的谐振式锁相环技术,快速补偿锁相过程中各类电网故障引起的相位跟踪误差,有效地抑制了电网电压中负序及谐波分量引起的频率波动、相位抖动。该方法... 详细信息

提出了一种电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压同步信号的检测方法。通过采用一种新颖的谐振式锁相环技术,快速补偿锁相过程中各类电网故障引起的相位跟踪误差,有效地抑制了电网电压中负序及谐波分量引起的频率波动、相位抖动。该方法不仅适用于理想电网条件,更可在各种电压跌落、三相不平衡和谐波畸变等严重瞬态、稳态电网故障下,实现基波电压同步信号的快速检测和电压中基波正、负序分量与谐波分量的分离和提取。仿真与实验结果表明,所提出方法具有检测精度高、实时性好、适应性强和简单实用的特点,可为各种风力发电机组、太阳能光伏并网装置、可逆调速传动系统和动态无功补偿器等并网电力电子设备的运行控制提供有效和可靠的控制基准。

关键词：电压不平衡谐波畸变同步信号检测锁相环谐振补偿器

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基于递归通用信号延迟叠加算子的单相锁相环

电力系统保护与控制 2022年第14期50卷 172-180页

作者：刘勇杨涛盘宏斌曾力曹雷湘潭大学自动化与电子信息学院湖南湘潭411105 贵州电网有限责任公司都匀供电局贵州都匀558000

当电网电压存在谐波与直流偏移时,传统锁相环无法精确锁相。为此,提出一种基于递归通用信号延迟叠加算子的改进单相锁相环算法。该方法在锁相环前级引入递归通用信号延迟叠加算子,以产生正交信号并滤除谐波。接着在两相静止坐标系下,构... 详细信息

当电网电压存在谐波与直流偏移时,传统锁相环无法精确锁相。为此,提出一种基于递归通用信号延迟叠加算子的改进单相锁相环算法。该方法在锁相环前级引入递归通用信号延迟叠加算子,以产生正交信号并滤除谐波。接着在两相静止坐标系下,构建延迟采样周期滤波器,通过将正交分量延迟两个采样周期的方法抑制直流偏移。所提单相锁相环技术能够消除直流偏移和谐波干扰的影响,快速准确地获取基波和所需的特定次谐波信息,同时具有良好的动态性能和稳定性。最后,仿真与实验结果证明了该方法的可行性。

关键词：单相锁相环延迟信号叠加直流偏移谐波分离同步信号检测

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基于FPGA设计的电视信号检测方法与实现

合肥工业大学学报（自然科学版） 2010年第7期33卷 993-996页

作者：张重德朱跃农合肥工业大学信息与网络中心安徽合肥230009

文章提出了利用信号时序检测方法监测电视信号的播出中断和非法干扰,采用FPGA设计实现对32路电视同步信号的实时检测,并依此设计出一个电视信号自动监测与报警系统;系统使用Verilog HDL语言进行硬件电路描述,使用Xilinx ISE9.1软件和Mod... 详细信息

文章提出了利用信号时序检测方法监测电视信号的播出中断和非法干扰,采用FPGA设计实现对32路电视同步信号的实时检测,并依此设计出一个电视信号自动监测与报警系统;系统使用Verilog HDL语言进行硬件电路描述,使用Xilinx ISE9.1软件和ModelSim6.2仿真工具对FPGA设计进行配置和仿真,给出了硬件模块设计和部分软件代码;实验结果表明,系统达到了实用要求。

关键词：非法干扰电视信号监测同步信号检测 FPGA设计

用于矿井电网电压同步频率检测的改进型DSOGI-PLL

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工矿自动化 2020年第8期46卷 75-81页

作者：高正中王亚男牛慧晖巫明娟山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266590 青岛欧赛斯环境与安全技术有限责任公司山东青岛266555

针对双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)在矿井电网电压含多次谐波或存在直流偏置的情况下提取电压同步信号存在频率、相位误差的问题,提出了一种改进型DSOGI-PLL,从频率调节、直流偏置、谐波检测3个方面对DSOGI-PLL进行改进。构造频率... 详细信息

针对双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)在矿井电网电压含多次谐波或存在直流偏置的情况下提取电压同步信号存在频率、相位误差的问题,提出了一种改进型DSOGI-PLL,从频率调节、直流偏置、谐波检测3个方面对DSOGI-PLL进行改进。构造频率自适应调节单元,实时监测矿井电网频率变化来自动调节DSOGI-PLL的谐振频率,实现DSOGI-PLL的频率自适应功能,以提高频率检测精准度,优化动态响应性能;将积分反馈补偿环节应用于基于二阶广义积分器的正交信号发生器(SOGI-QSG),以消除直流分量对检测结果的影响;提出一种多DSOGI并联的交叉反馈结构,该结构下,每个DSOGI的输入信号不含其余DSOGI检测到的谐波成分,削弱了各次谐波分量相互之间的影响。Matlab仿真结果表明,改进型DSOGI-PLL能在矿井电网电压有严重干扰的情况下,完成对电网电压频率和相角的精准检测和跟踪锁定。

关键词：矿井电网同步信号检测双二阶广义积分器锁相环 DSOGI-PLL 频率调节直流偏置谐波检测

基于STC12C2052单片机的三相无功补偿TSC投切开关研制

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低压电器 2010年第15期 15-17,58页

作者：谢涛谢运祥郑秀聪华南理工大学电力学院广东广州510640

鉴于无功补偿用电容器投切开关存在的问题,设计并研制了一种基于STC12C2052单片机的三相TSC投切开关。该开关依靠单片机来完成同步、投切信号检测以及故障的判断,能够准确实现电压过零投切和电流过零关断;采用了硬件和软件相结合的保护... 详细信息

鉴于无功补偿用电容器投切开关存在的问题,设计并研制了一种基于STC12C2052单片机的三相TSC投切开关。该开关依靠单片机来完成同步、投切信号检测以及故障的判断,能够准确实现电压过零投切和电流过零关断;采用了硬件和软件相结合的保护措施,既节约成本又能更好地保护开关。

关键词：无功补偿投切开关单片机同步信号检测

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电网故障下采用广义积分器的并网变流器控制

电气传动 2016年第5期46卷 29-33页

作者：朱黎丽王国宁杜雄孙鹏菊重庆工程职业技术学院电气工程学院重庆402260 重庆大学电气工程学院重庆400030

并网逆变器不仅能输出有功功率,还要在电网故障时,输出一定的无功,以提高并网逆变器的安全运行能力。引入复功率控制的概念,采用广义积分器对电压复信号进行同步信号检测,获得电网电压的幅值与相位信息;根据给定的复功率大小,计算出逆... 详细信息

并网逆变器不仅能输出有功功率,还要在电网故障时,输出一定的无功,以提高并网逆变器的安全运行能力。引入复功率控制的概念,采用广义积分器对电压复信号进行同步信号检测,获得电网电压的幅值与相位信息;根据给定的复功率大小,计算出逆变器需要输出的电流复信号的大小;对电流复信号进行控制,使反馈电网电流跟踪电流给定,从而最终实现逆变器输出给定的复功率。仿真与实验均证明,采用广义积分器可以实现并网逆变器的功率控制。

关键词：复功率复信号广义积分器同步信号检测电流控制电网故障