具体技术细节
[0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种高精度的谐相角分析方法,以有效改进准同步DFT谐波分析技术的分析误差,获得高精度的谐波分析结果,从而提高基于谐波分析理论的电能质量监控、电子产品生产检验、电器设备监控等领域仪器设备的质量和状态判断的有效性。
[0009] 实现本发明目的的技术方案是提供一种谐相角分析方法,包括以下步骤:
[0010] (1)等间距采样W+2个采样点数据{f(i),i=0,1,…,W+1}(W由所选择的积分方法决定,本发明并不指定某一种积分方法,常用的积分方法有复化梯形积分方法W=nN、复化矩形积分方法W=n(N-1)、复化辛普森积分方法W=n(N-1)/2等,可以根据本发明应用的实际情况来选择合适的积分方法。一般以复化梯形积分方法效果较理想。N为一个理想周期内的采样点数。
[0011] (2)从采样点i=0开始应用准同步DFT公式
[0012] 分析W+1个数据获得基波信息 和
[0013] (3)从采样点i=1应用准同步DFT公式分析W+1个数据获得基波信息 和[0014] (4)应用公式: 计算信号的频率漂移μ;
[0015] (5)从采样点i=0开始应用准同步DFT公式分析W+1个数据获得各次谐波信息和
[0016] (6)应用公式 计算各次谐波的幅相角;
[0017] (7)应用公式 线性修正各次谐波的谐相角。
[0018] 等间隔采样是根据进行谐波分析的理想信号的周期T和频率f,在一个周期内采样N点,即采样频率为fs=Nf,且N≥64。
[0019] 所述的采样W+2个采样点数据是根据所选择的积分方法而作相应选择,若采用复化梯形积分方法,则W=nN;若采用复化矩形积分方法,则W=n(N-1);若采用复化辛普森积分方法,则W=n(N-1)/2。然后根据采样频率fs=Nf,获得采样点数据序列{f(i),i=0,1,…,W+1},n为迭代次数,一般n≥3;最后对该数据序列进行谐波分析。
[0020] 一次迭代系数γi由积分方法、理想周期采样点N和迭代次数n决定,具体推导过程参见文献【戴先中.准同步采样应用中的若干问题[J].电测与仪表,1988,(2):2-7.】。
[0021] 为所有加权系数之和。
[0022] 信号频率的漂移μ是根据相邻采样点基波相角差与理想周期内采样点数N的固定关系而获得的,信号频率的漂移μ也可用于修正基波和高次谐波的频率f1和高次谐波的频率fk(fk=kμfs/N)。
[0023] 本发明具有积极的效果:(1)高精度的谐相角分析结果。如对于图1给定的分析实例,本发明获得的分析精度提高到10-8级(图2)。
[0024] (2)本发明所述的方法从根本上解决了准同步DFT谐相角分析精度低的问题,而无需进行复杂的反演和修正,算法简单。
[0025] (3)相对于准同步DFT,本发明所述的谐波分析技术只需要增加一个采样点就解决了准同步DFT分析误差大的问题,易于实现。
[0026] (4)应用本发明来改进现有的仪器设备,技术上是可行,并且不需要增加任何的硬件开销就可使分析结果可以提高到10-8级。
[0027] (5)本方法也同样也适用于进行多次迭代而非一次迭代的谐波分析过程,此时只需要把一次迭代分解成多次迭代实现就可以了。一次迭代和多次迭代本质上是一样的,只是在计算时多次迭代进行分步计算,而一次迭代是把多次迭代的过程合并到迭代系数γi中一次计算完成,所以本发明同样适用于多次迭代过程。
法律保护范围
涉及权利要求数量2:其中独权1项,从权-1项
1.一种谐相角分析方法,其特征在于包括:包括以下步骤:
(1)等间距采样W+2个采样点数据{f(i),i=0,1,…,W+1};所述的采样W+2个采样点数据采用复化梯形积分方法,则W=nN;
(2)从采样点i=0开始应用准同步DFT公式
分析W+1个数据获得基波信息 和
(3)从采样点i=1应用准同步DFT公式分析W+1个数据获得基波信息 和
(4)应用公式: 计算信号的频率漂移μ;
(5)从采样点i=0开始应用准同步DFT公式分析W+1个数据获得各次谐波信息 和(6)应用公式 计算各次谐波的幅相角;
(7)应用公式 线性修正各次谐波的谐相角;
式中:k为需要获得的谐波的次数;sin和cos分别为正弦和余弦函数;而ak和bk分别为k次谐波的实部和虚部;n为迭代次数;W由积分方法决定;γi为一次加权系数; 为所有加权系数之和;f(i)为分析波形的第i个采样值;N为周期内采样次数;
所述步骤(1)中,等间距采样是根据进行谐波分析的理想信号的周期T和频率f,在一个周期内采样N点,即采样频率为fs=Nf,且N≥64。
2.根据权利要求1所述的谐相角分析方法,其特征在于:所述步骤(1)中,所述的采样W+
2个采样点数据是根据所选择的积分方法而作相应选择,然后根据采样频率fs=Nf,获得采样点数据序列{f(i),i=0,1,…,W+1};n为迭代次数,n≥3;最后对该数据序列进行谐波分析。