一種諧波時(shí)頻特性參數(shù)分析儀的制作方法
【專利摘要】一種諧波時(shí)頻特性參數(shù)分析儀，包括電源模塊，所述電源模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理器電連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別連有電壓測(cè)量信號(hào)變換電路和電流測(cè)量信號(hào)變換電路及數(shù)字信號(hào)處理器，所述數(shù)字信號(hào)處理器分別與復(fù)位模塊、調(diào)試JTAG接口、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、FLASH和有源振晶電連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，布局合理，能實(shí)現(xiàn)基于快速S變換的諧波時(shí)頻特性參數(shù)估計(jì)方法，獲取諧波的時(shí)域信息，對(duì)諧波可進(jìn)行準(zhǔn)確定位，可反映諧波幅值變化過(guò)程。
【專利說(shuō)明】一種諧波時(shí)頻特性參數(shù)分析儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)分析儀，尤其是涉及一種諧波時(shí)頻特性參數(shù)分析儀。
【背景技術(shù)】
[0002]諧波是電能質(zhì)量問(wèn)題的主要根源，其時(shí)頻特征參數(shù)的準(zhǔn)確分析是研究電網(wǎng)諧波問(wèn)題的重要內(nèi)容，是諧波潮流計(jì)算、諧波電能計(jì)量、絕緣設(shè)備監(jiān)測(cè)、諧波補(bǔ)償與抑制的最關(guān)鍵依據(jù)，對(duì)確保電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。
[0003]現(xiàn)有的諧波分析儀主要以基于FFT插值為測(cè)量算法，僅能獲得平穩(wěn)諧波信號(hào)的幅值、相角等頻域信息，無(wú)法獲取諧波的時(shí)域信息，包括諧波發(fā)生的起止、突變時(shí)刻、瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)頻率，無(wú)法對(duì)諧波進(jìn)行準(zhǔn)確定位，對(duì)于非平穩(wěn)諧波信號(hào)，獲得諧波幅值為一段時(shí)間內(nèi)的平均值，無(wú)法反映諧波幅值變化過(guò)程。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種能獲取諧波的時(shí)域信息，對(duì)諧波可進(jìn)行準(zhǔn)確定位，反映諧波幅值變化過(guò)程的諧波時(shí)頻特性參數(shù)分析儀。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，一種諧波時(shí)頻特性參數(shù)分析儀，包括電源模塊，所述電源模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)電連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)分別連有電壓測(cè)量信號(hào)變換電路和電流測(cè)量信號(hào)變換電路及數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)，所述數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)分別與復(fù)位模塊、調(diào)試JTAG接口、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SDRAM)、FLASH和有源振晶電連接。
[0006]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)采用TI公司生產(chǎn)的ADS8364。
[0007]所述數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)采用TI公司生產(chǎn)的TMS320VC6745，主要參數(shù)選擇如下：
[0008](I)采樣速率：8kHz
[0009](2)電網(wǎng)基波頻率：在50Hz左右波動(dòng)；
[0010](3) FFT 運(yùn)算數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：N=2048。
[0011]所述信號(hào)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度N是進(jìn)行一次快速S變換的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，根據(jù)諧波檢測(cè)精度和計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行速度綜合考慮確定，采樣長(zhǎng)度N由以下公式確定：
[0012]由諧波次數(shù)h確定諧波分析采樣頻率fs，
[0013]fs ^ 2XhX50;
[0014]由采樣頻率和頻譜分辨率B確定采樣長(zhǎng)度N，其具體公式為
[0015]N=2y < fs/B (式中 y 為正整數(shù)，5<y<20)；
[0016]保證DSP計(jì)算時(shí)間小于一個(gè)工頻電壓周期，DSP計(jì)算時(shí)間為
[0017]t=qNXcycleFFT/fC0re ；[0018](式中q為特征頻率點(diǎn)數(shù)，cycleFFT為DSP進(jìn)行一次FFT的時(shí)鐘周期，fcore為DSP內(nèi)核主頻)。
[0019]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造成本低,布局合理,能實(shí)現(xiàn)基于快速S變換的諧波時(shí)頻特性參數(shù)估計(jì)方法，能獲取諧波的時(shí)域信息，對(duì)諧波可進(jìn)行準(zhǔn)確定位，反映諧波幅值變化過(guò)程。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖I為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例
[0022]參照附圖，本實(shí)施例包括電源模塊I，所述電源模塊I分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)2和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)3電連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) I分別連有電壓測(cè)量信號(hào)變換電路4和電流測(cè)量信號(hào)變換電路5及數(shù)字信號(hào)處理器（DSP) 3，所述數(shù)字信號(hào)處理器（DSP) 3分別與復(fù)位模塊6、調(diào)試JTAG接口 7、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SDRAM) 8、FLASH9和有源振晶10電連接。
[0023]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC) 2采用TI公司生產(chǎn)的ADS8364。
[0024]所述數(shù)字信號(hào)處理器（DSP) 3采用TI公司生產(chǎn)的TMS320VC6745，主要參數(shù)選擇如下：
[0025](I)采樣速率：8kHz
[0026](2)電網(wǎng)基波頻率： 在50Hz左右波動(dòng)；
[0027](3) FFT 運(yùn)算數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：N=2048。
[0028]信號(hào)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度N是進(jìn)行一次快速S變換的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，N根據(jù)諧波檢測(cè)精度和計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行速度綜合考慮確定，采樣長(zhǎng)度N由以下公式確定：
[0029]由諧波次數(shù)h確定諧波分析采樣頻率fs，
[0030]fs ^ 2XhX50;
[0031]由采樣頻率和頻譜分辨率B確定采樣長(zhǎng)度N，其具體公式為
[0032]N=2y fs/B (式中 y 為正整數(shù)，5<y<20)；
[0033]保證DSP計(jì)算時(shí)間小于一個(gè)工頻電壓周期，DSP計(jì)算時(shí)間為
[0034]t=qNXcycleFFT/fcore ；
[0035](式中q為特征頻率點(diǎn)數(shù)，cycleFFT為DSP進(jìn)行一次FFT的時(shí)鐘周期，fcore為DSP內(nèi)核主頻)。
[0036]工作時(shí)，被測(cè)信號(hào)輸入，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 2高速模數(shù)轉(zhuǎn)換，將被測(cè)信號(hào)（電壓或電流信號(hào)）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；電壓測(cè)量信號(hào)變換電路4和電流測(cè)量信號(hào)變換電路5對(duì)轉(zhuǎn)換好的被測(cè)數(shù)字信號(hào)中高頻信號(hào)進(jìn)行濾波算法濾除，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換速率和諧波分析要求，確定被測(cè)信號(hào)進(jìn)行諧波分析的最高次數(shù)和低通數(shù)字濾波器的最高諧波次數(shù)、截止頻率、RC濾波電阻電容取值，對(duì)被測(cè)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，以消除高次諧波對(duì)諧波分析結(jié)果的影響；采樣好的諧波電壓和電流信號(hào)送入數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)3進(jìn)行快速S變換，得到各次諧波時(shí)頻參數(shù)分析。[0037]基波與諧波參數(shù)檢測(cè)誤差結(jié)果如下：
[0038]表1基波~21次諧波幅值相對(duì)誤差（%)
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種諧波時(shí)頻特性參數(shù)分析儀，包括電源模塊，所述電源模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理器電連接，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別連有電壓測(cè)量信號(hào)變換電路和電流測(cè)量信號(hào)變換電路及數(shù)字信號(hào)處理器，所述數(shù)字信號(hào)處理器分別與復(fù)位模塊、調(diào)試JTAG接口、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、FLASH和有源振晶電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧波時(shí)頻特性參數(shù)分析儀，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用TI公司生產(chǎn)的ADS8364。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧波時(shí)頻特性參數(shù)分析儀，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理器采用TI公司生產(chǎn)的TMS320VC6745處理器，主要參數(shù)選擇如下： (1)采樣速率：8kHz； (2)電網(wǎng)基波頻率：在50Hz左右波動(dòng)； (3)FFT運(yùn)算數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：/V=2048。
【文檔編號(hào)】G01R23/16GK203376400SQ201320268261
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月16日
【發(fā)明者】滕召勝, 姚文軒, 唐求, 溫和, 高云鵬, 楊宇祥, 譚霞, 王康, 張海煥, 左培麗, 何康宏, 成達(dá), 李峰, 吳禹, 孟卓 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)