頻率自適應(yīng)遞歸svft諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法及系統(tǒng)包括：三相電網(wǎng)交流電信號(hào)的模擬信號(hào)進(jìn)行離散化以采樣周期采樣得到離散數(shù)據(jù)，并進(jìn)行Clark變換得到變換數(shù)據(jù)；分別對(duì)變換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到實(shí)時(shí)頻率信息；利用實(shí)時(shí)頻率信息及采樣周期得到一個(gè)工頻周期內(nèi)的采樣周期的點(diǎn)數(shù)Nh；依據(jù)采樣順序及疊加周期分別對(duì)變換數(shù)據(jù)進(jìn)行單點(diǎn)DFT計(jì)算得到第ih點(diǎn)的校正結(jié)果；分別對(duì)變換數(shù)據(jù)用多組遞歸迭代SVFT計(jì)算得到當(dāng)前所需各次諧波序分量；當(dāng)ih小于N時(shí)則將當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出；當(dāng)ih等于Nh時(shí)則將第ih點(diǎn)的校正結(jié)果作為當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出；對(duì)當(dāng)前所需各次諧波序分量進(jìn)行逆Clark變換得到當(dāng)前各諧波序分量；能消除累計(jì)誤差效應(yīng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及電氣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢 測(cè)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)三相電網(wǎng)電壓，實(shí)時(shí)、快速的得到各次諧波正、負(fù)序分量是至關(guān)重要的。在有源 電力濾波器、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償、諧波抑制、電能質(zhì)量分析等場(chǎng)合中有廣泛的應(yīng)用需求。準(zhǔn)確、快 速的諧波序分量分離是一個(gè)基礎(chǔ)性的問(wèn)題。對(duì)于含有任意次諧波的三相電壓信號(hào)，在嵌入 式平臺(tái)中實(shí)時(shí)諧波序分量分析時(shí)，有限的存儲(chǔ)容量和計(jì)算能力限制了復(fù)雜算法的應(yīng)用。因 此，如何在嵌入式平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速的實(shí)時(shí)諧波序分量分析，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解 決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，該方法 能夠消除累計(jì)誤差效應(yīng);本發(fā)明的另一目的是提供一種頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí) 時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè) 方法，包括：
[0005] 將三相電網(wǎng)交流電信號(hào)的模擬信號(hào)進(jìn)行離散化，以采樣周期采樣得到離散數(shù)據(jù)， 并對(duì)所述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行Clark變換，得到變換數(shù)據(jù)；
[0006] 分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到基波正序分量，并對(duì)所述基波正序分量進(jìn)行鎖 頻得到實(shí)時(shí)頻率彳目息；
[0007] 利用所述實(shí)時(shí)頻率信息及所述采樣周期計(jì)算得到一個(gè)工頻周期具有的采樣周期 的點(diǎn)數(shù)Nh，其中，Nh為整數(shù)；
[0008] 依據(jù)采樣順序及疊加周期分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行單點(diǎn)DFT計(jì)算得到第ih點(diǎn)的校 正結(jié)果;其中，第ih點(diǎn)的校正結(jié)果為第ih點(diǎn)的DFT計(jì)算結(jié)果與第i h-l點(diǎn)的校正結(jié)果的累加值；
[0009] 分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)采用多組遞歸迭代SVFT計(jì)算，得到當(dāng)前所需各次諧波序分 量；
[0010] 當(dāng)ih小于Nh時(shí)，則將當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出；
[0011] 當(dāng)ih等于Nh時(shí)，則將第ih點(diǎn)的校正結(jié)果作為當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出；
[0012] 對(duì)所述當(dāng)前所需各次諧波序分量進(jìn)行逆Clark變換，得到當(dāng)前各諧波序分量。
[0013] 其中，還包括：
[0014] 利用環(huán)形緩沖器分別將所述變換數(shù)據(jù)及當(dāng)前所需各次諧波序分量進(jìn)行緩存；其 中，各次諧波序分量的環(huán)形緩沖器個(gè)數(shù)至少為Nh。
[0015] 其中，所述依據(jù)采樣順序及疊加周期分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行單點(diǎn)DFT計(jì)算得到 第ih點(diǎn)的校正結(jié)果之前，還包括：
[0016]計(jì)算Nh個(gè)三角函數(shù)
的值，并將其存儲(chǔ)查詢(xún)表格中；其中，ih不 大于Nh。
[0017]其中，所述疊加周期為所述工頻周期的整數(shù)倍。
[0018]其中，所述分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到基波正序分量，并對(duì)所述基波正序 分量進(jìn)行鎖頻得到實(shí)時(shí)頻率信息，包括：
[0019]分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行靜止5級(jí)DSC計(jì)算，得到基波正序分量；
[0020]對(duì)所述基波正序分量進(jìn)行SRF-PLL鎖頻，并進(jìn)行低通濾波，得到實(shí)時(shí)頻率信息。 [0021]其中，所述利用所述實(shí)時(shí)頻率信息及所述采樣周期計(jì)算得到一個(gè)工頻周期具有的 采樣周期的點(diǎn)數(shù)池，包括：
[0022]根據(jù)所述實(shí)時(shí)頻率信息？;及所述采樣周期T s，利用公式 ?碑)= 訪/ 計(jì)算得到一個(gè)工頻周期具有的采樣周期的點(diǎn)數(shù)N h(kTs)。
[0023]本發(fā)明提供一種頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，包括：
[0024]變換模塊，用于將三相電網(wǎng)交流電信號(hào)的模擬信號(hào)進(jìn)行離散化，以采樣周期采樣 得到離散數(shù)據(jù)，并對(duì)所述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行Clark變換，得到變換數(shù)據(jù)；
[0025]實(shí)時(shí)頻率模塊，用于分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到基波正序分量，并對(duì)所述 基波正序分量進(jìn)行鎖頻得到實(shí)時(shí)頻率信息；
[0026] 采樣點(diǎn)數(shù)獲取模塊，用于利用所述實(shí)時(shí)頻率信息及所述采樣周期計(jì)算得到一個(gè)工 頻周期內(nèi)具有的采樣周期的點(diǎn)數(shù)Nh，其中，Nh為整數(shù)；
[0027] 校正結(jié)果獲取模塊，用于依據(jù)采樣順序及疊加周期分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行單點(diǎn) DFT計(jì)算得到第ih點(diǎn)的校正結(jié)果;其中，第i h點(diǎn)的校正結(jié)果為第ih點(diǎn)的DFT計(jì)算結(jié)果與第ih-l 點(diǎn)的校正結(jié)果的累加值；
[0028] SVFT計(jì)算模塊，用于分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)采用多組遞歸迭代SVFT計(jì)算，得到當(dāng)前 所需各次諧波序分量；
[0029]校正模塊，用于當(dāng)ih小于Nh時(shí)，則將當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出；當(dāng)ih等于N h時(shí)， 則將第ih點(diǎn)的校正結(jié)果作為當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出；
[0030] 各諧波序分量獲取模塊，用于對(duì)所述當(dāng)前所需各次諧波序分量進(jìn)行逆Clark變換， 得到當(dāng)前各諧波序分量。
[0031] 其中，還包括：
[0032] 緩存模塊，用于利用環(huán)形緩沖器分別將所述變換數(shù)據(jù)及當(dāng)前所需各次諧波序分量 進(jìn)行緩存;其中，各次諧波序分量的環(huán)形緩沖器個(gè)數(shù)至少為Nh。
[0033] 其中，還包括：
[0034] 查詢(xún)表格模塊，用于計(jì)算Nh個(gè)三角函數(shù) 的值，并將其存儲(chǔ)查 詢(xún)表格中；其中，ih不大于Nh。
[0035] 其中，所述采樣點(diǎn)數(shù)獲取模塊為根據(jù)所述實(shí)時(shí)頻率信息.?；(《；)及所述采樣周期Ts， 利用公式丨丨計(jì)算得到一個(gè)工頻周期具有的采樣周期的點(diǎn)數(shù)N h (kTs)的模塊。
[0036] 本發(fā)明所提供的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，該方法在涉及三 相電網(wǎng)電信號(hào)諧波序分量檢測(cè)領(lǐng)域，尤其針對(duì)電網(wǎng)電信號(hào)頻率波動(dòng)狀況下，任意次諧波序 分量的實(shí)時(shí)數(shù)字化分離;該方法能夠消除遞歸迭代引起的穩(wěn)定性問(wèn)題，在一個(gè)或者多個(gè)電 網(wǎng)同步周期點(diǎn)進(jìn)行校正一次，消除累計(jì)誤差效應(yīng)，能準(zhǔn)確檢測(cè)到當(dāng)前各諧波序分量。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0038] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法的流 程圖；
[0039]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的靜止5級(jí)DSC運(yùn)算過(guò)程示意圖；
[0040] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的SRF-PLL鎖頻過(guò)程示意圖；
[0041] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法的過(guò) 程不意圖；
[0042]圖5為本發(fā)明實(shí)施例所提供的單周期校正遞歸迭代SVFT的計(jì)算量分布圖；
[0043]圖6為本發(fā)明實(shí)施例所提供的多周期校正遞歸迭代SVFT的計(jì)算量分布圖；
[0044] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例所提供的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 本發(fā)明的核心是提供一種頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，該方法 能夠消除累計(jì)誤差效應(yīng);本發(fā)明的另一核心是提供一種頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí) 時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。
[0046] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0047] 請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢 測(cè)方法的流程圖；該方法可以包括：
[0048] S100、將三相電網(wǎng)交流電信號(hào)的模擬信號(hào)進(jìn)行離散化，以采樣周期采樣得到離散 數(shù)據(jù)，并對(duì)所述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行Clark變換，得到變換數(shù)據(jù)；
[0049]其中，這里的三相電網(wǎng)交流電信號(hào)可以指三相電網(wǎng)交流電壓信號(hào)，也可以指三相 電網(wǎng)交流電流信號(hào)。下面針對(duì)三相電網(wǎng)交流電壓信號(hào)為例對(duì)該方法的各個(gè)步驟進(jìn)行說(shuō)明。 [0050]步驟S100主要目的是將三相電網(wǎng)交流電壓轉(zhuǎn)化到兩相靜止坐標(biāo)系下。具體過(guò)程可 以如下：
[0051 ] 1、獲得PCC點(diǎn)處三相電網(wǎng)交流電壓模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理后進(jìn)入模數(shù) 轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行離散化，以固定周期Ts采樣，得到離散數(shù)據(jù)uabc；(kTs);
[0052] 2、對(duì)數(shù)據(jù)uabc (kTs)進(jìn)行Cl ark變換，得到ua (kTs)、ue (kTs);即將abc三相電網(wǎng)交流電 壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為aP兩相靜止坐標(biāo)系下的值;具體轉(zhuǎn)換公式可以如下所示：
[0054]其中，這里的變換數(shù)據(jù)即指Ua(kTs)、Ue(kT s)。
[0055] S110、分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到基波正序分量，并對(duì)所述基波正序分量 進(jìn)行鎖頻得到實(shí)時(shí)頻率信息；
[0056] 其中，該步驟并不對(duì)具體獲得基波正序分量及實(shí)時(shí)頻率信息的具體方式進(jìn)行限 定，只要能夠根據(jù)變換數(shù)據(jù)獲取這一信息即可。優(yōu)選的，該步驟具體可以是：
[0057]分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行靜止5級(jí)DSC計(jì)算，得到基波正序分量；
[0058]其中，對(duì)Ua(kTs)、ue(kTs)分別進(jìn)行靜止5級(jí)DSC運(yùn)算，DSC2，DSC4，DSCs，DSC 16，DSC32， 得到基波正序分量ua+(kTs)、ue +(kTs)，該過(guò)程示意圖如圖2所示;具體計(jì)算過(guò)程如下所示：
[0070] 其中，這里使用采用靜止5級(jí)DSC運(yùn)算得到基波正序分量的運(yùn)算過(guò)程，最多存在 0.97T的滯后效應(yīng)。
[0071] 對(duì)所述基波正序分量進(jìn)行SRF-PLL鎖頻，并進(jìn)行低通濾波，得到實(shí)時(shí)頻率信息。 [0072]其中，對(duì)得到的基波正序分量對(duì)u a+1(kTs)、ue+1(kT s)進(jìn)行SRF-PLL鎖頻，并對(duì)其進(jìn)行 低通濾波(filter)，得到,/;(?：)，其過(guò)程示意圖如圖3所示，當(dāng)電信號(hào)為電壓時(shí)v為u;具體計(jì) 算過(guò)程如下所示：
[0081 ]其中，可選的，參數(shù)KP、Ki按照二階系統(tǒng)最優(yōu)方式整定。
[0082] S120、利用所述實(shí)時(shí)頻率信息及所述采樣周期計(jì)算得到一個(gè)工頻周期內(nèi)具有的采 樣周期的點(diǎn)數(shù)池，其中，N h為整數(shù)；
[0083] 其中，該步驟將獲取的實(shí)時(shí)頻率信息前饋，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整CDSC延時(shí)點(diǎn)數(shù)與遞歸 SVFT運(yùn)算點(diǎn)數(shù)，達(dá)到頻率自適應(yīng)能力。具體計(jì)算過(guò)程:根據(jù)所述實(shí)時(shí)頻率信息$ 07:)及所述 采樣周期1，利用公式％ (々7:) = nww/.丨/; / 7: 07：)丨計(jì)算得到一個(gè)工頻周期具有的采樣周期 的點(diǎn)數(shù)Nh(kTs)。
[0084] 即利用^(W：)和Ts，計(jì)算出一個(gè)工頻周期所包含采樣周期的點(diǎn)數(shù)Nh(取最近整數(shù) M(奶丨;進(jìn)而得到各次諧波(頻率P .加7：.))在一個(gè)工頻周期中所包含 的點(diǎn)數(shù)NJkT、') = mwid\h / Tj.MT、）}。
[0085] S130、依據(jù)采樣順序及疊加周期分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行單點(diǎn)DFT計(jì)算得到第ih 點(diǎn)的校正結(jié)果;其中，第ih點(diǎn)的校正結(jié)果為第ih點(diǎn)的DFT計(jì)算結(jié)果與第ih-l點(diǎn)的校正結(jié)果的 累加值；
[0086] 其中，這里的采樣順序即指以采樣周期采樣得到離散數(shù)據(jù)的順序，如第ih個(gè)點(diǎn)即 該采樣周期內(nèi)第ih個(gè)采集值;這里的疊加周期可以根據(jù)用戶速度需求及硬件條件進(jìn)行確 定，可以是采樣周期也可以是采樣周期的倍數(shù)。這里并不對(duì)疊加周期進(jìn)行限定。
[0087]這里的第ih點(diǎn)的校正結(jié)果的計(jì)算過(guò)程為首先計(jì)算各次諧波第ih點(diǎn)的DFT值，再將各 次諧波第ih點(diǎn)的DFT值與之前運(yùn)算累加求和fhaaux'fhfiaiD^;具體公式如下：
[0090] 其中，計(jì)算下一點(diǎn)時(shí)，公式中的ih為ih+1，即ih=ih+l。
[0091] 其中，針對(duì)嵌入式平臺(tái)運(yùn)算資源有限的狀況，為了減小計(jì)算量，可以將有限個(gè)三角 函數(shù)運(yùn)算
查尋預(yù)先計(jì)算存儲(chǔ)表格。
[0092] 即優(yōu)選的，計(jì)算Nh個(gè)三角函數(shù)
的值，并將其存儲(chǔ)查詢(xún)表格中； 其中，ih不大于Nh。
[0093] S140、分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)采用多組遞歸迭代SVFT計(jì)算，得到當(dāng)前所需各次諧波 序分量；
[0094] 其中，利用ua(kTs)、ue(kTs)以及Nh(kT s)，分別遞歸迭代計(jì)算SVFT所需要的諧波序 分量;該步驟的具體過(guò)程如下：
[0095]基波正序分量運(yùn)算SVFT+1模塊為：
[0097]基波負(fù)序分量運(yùn)算SVFT-1模塊為：

[0107] 其中，h可達(dá)到的最高階次為丨丨，h可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行確 定，如若需計(jì)算的階次較高，可提高采樣頻率Ts，這里SVFT計(jì)算模塊可以根據(jù)最高階次h進(jìn) 行配置，可以將SVFT計(jì)算模塊的數(shù)值設(shè)置為h。其中步驟S130和步驟S140可以同時(shí)進(jìn)行。
[0108] S150、當(dāng)ih小于Nh時(shí)，則將當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出；當(dāng)ih等于Nh時(shí)，則將第ih 點(diǎn)的校正結(jié)果作為當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出；
[0109] 其中，若各次諧波的單點(diǎn)DFT計(jì)算次數(shù)Nh(kTs)，則利用步驟S130中的累加和作為本 次輸出值，計(jì)數(shù)值ih清零，SP:
[_]卜:[(人，外卜:1，4毒。 若各次諧波的單點(diǎn)DFT計(jì)算次數(shù)ih〈Nh(kTs)，本次輸出值為步驟S140的輸出值即 fhc^Kk+DUfhf^Kk+DTs]。
[0112] S160、對(duì)所述當(dāng)前所需各次諧波序分量進(jìn)行逆Clark變換，得到當(dāng)前各諧波序分 量。
[0113] 其中，利用逆Clark變換，得到當(dāng)前各諧波序分量，具體公式如下：
[0115] 其中，下一個(gè)采樣周期的計(jì)算即重復(fù)上述步驟即可。請(qǐng)參考圖4,圖4為該技術(shù)方案 對(duì)三相電網(wǎng)交流電壓信號(hào)進(jìn)行處理實(shí)時(shí)獲取各諧波序分量的過(guò)程示意圖；該方法與一維 SDFT變換類(lèi)似，SVFT利用長(zhǎng)度為一個(gè)周期的序列對(duì)各次諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)分解，計(jì)算過(guò)程中滑 動(dòng)窗不停的向前滑動(dòng)，當(dāng)前時(shí)刻點(diǎn)得到正、負(fù)序值結(jié)果，對(duì)應(yīng)一個(gè)周期以前時(shí)刻點(diǎn)的結(jié)果， 存在固有的一個(gè)周期滯后，非硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)?？紤]在大部分場(chǎng)合下，電網(wǎng)電壓信號(hào)是周期性 的，因而在穩(wěn)態(tài)條件下，當(dāng)前時(shí)刻與一個(gè)周期之前時(shí)刻的諧波序分量成分是等同的。
[0116] 基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢 測(cè)方法，該方法能夠消除遞歸迭代引起的穩(wěn)定性問(wèn)題，在一個(gè)或者多個(gè)電網(wǎng)同步周期點(diǎn)進(jìn) 行校正一次，消除累計(jì)誤差效應(yīng)，能準(zhǔn)確檢測(cè)到當(dāng)前各諧波序分量，且可以根據(jù)實(shí)際需求靈 活配置SVFT模塊的個(gè)數(shù)。
[0117]基于上述技術(shù)方案，為了減小遞歸SVFT減小計(jì)算量，進(jìn)一步加快計(jì)算速度，使其更 好地適應(yīng)嵌入式平臺(tái)運(yùn)算環(huán)境，上述實(shí)施例還可以包括：
[0118]利用環(huán)形緩沖器分別將所述變換數(shù)據(jù)及當(dāng)前所需各次諧波序分量進(jìn)行緩存；其 中，各次諧波序分量的環(huán)形緩沖器個(gè)數(shù)至少為Nh。
[0119] 其中，采用環(huán)形緩沖器分別緩存uaUTshueaTshfhc^a+DUfhf^a+ms]， 只需改變序列頭指針、尾指針，即可循環(huán)利用之前的計(jì)算得到的結(jié)果，減小遞歸計(jì)算量，提 高運(yùn)算速度。
[0120] 為了進(jìn)一步減小每個(gè)采樣周期時(shí)段內(nèi)的計(jì)算量，上述步驟中使用到的正弦、余弦 三角函數(shù)，利用四階泰勒展開(kāi)轉(zhuǎn)換成乘法與加法，保留足夠的精度存儲(chǔ)在查詢(xún)表格中。
[0121] 基于上述各個(gè)實(shí)施例，所述疊加周期為所述工頻周期的整數(shù)倍。
[0122] 其中，這里的疊加周期可以等于采樣周期，也可是工頻周期的整數(shù)倍。當(dāng)疊加周期 等于采樣周期時(shí)，請(qǐng)參考圖5,即在每一個(gè)采樣周期內(nèi)都進(jìn)行依次非遞歸DFT分布計(jì)算，在第 N h個(gè)采樣周期時(shí)進(jìn)行校正。當(dāng)疊加周期為工頻周期的整數(shù)倍時(shí)，如2倍，請(qǐng)參考圖6,即在每 兩個(gè)采樣周期內(nèi)都進(jìn)行依次非遞歸DFT分布計(jì)算，在第2N h個(gè)采樣周期時(shí)進(jìn)行校正。這里選 擇疊加周期為工頻周期的整數(shù)倍時(shí)，可以進(jìn)一步減小每個(gè)采樣周期Ts的運(yùn)算量，可以將步 驟S130的計(jì)算可分布在多個(gè)工頻周期時(shí)段內(nèi)，二個(gè)、三個(gè)甚至更多，如此，步驟S130中的三 角函數(shù)運(yùn)算量隨之減小，校正的更新頻率也隨之降低。這一改進(jìn)點(diǎn)，對(duì)實(shí)時(shí)性要求敏感的場(chǎng) 合，尤其有效。
[0123] 基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提供的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢 測(cè)方法，該方法在涉及三相電網(wǎng)電信號(hào)諧波序分量檢測(cè)領(lǐng)域，尤其針對(duì)電網(wǎng)電信號(hào)頻率波 動(dòng)狀況下，任意次諧波序分量的實(shí)時(shí)數(shù)字化分離方法。首先將三相電信號(hào)轉(zhuǎn)換至兩相靜止 坐標(biāo)系下，前級(jí)采用級(jí)聯(lián)延時(shí)消去CDSC方法分解出基波正序分量，將其饋入SRF-PLL環(huán)獲得 實(shí)時(shí)頻率信息。其次，在兩相靜止坐標(biāo)系下，采用多組遞歸SVFT計(jì)算模塊并聯(lián)實(shí)時(shí)計(jì)算各次 諧波序分量。在運(yùn)算過(guò)程中，通過(guò)前級(jí)頻率信息前饋，動(dòng)態(tài)調(diào)整CDSC延時(shí)點(diǎn)數(shù)與遞歸SVFT運(yùn) 算點(diǎn)數(shù)，達(dá)到頻率自適應(yīng)能力。針對(duì)嵌入式平臺(tái)運(yùn)算能力有限的狀況，為減小計(jì)算量，該方 法通過(guò)以下4點(diǎn)技術(shù)手段減小計(jì)算量：1、采用環(huán)形緩沖區(qū)Circular Buffer解決多組數(shù)據(jù)的 窗滑動(dòng)移位問(wèn)題;2、依據(jù)應(yīng)用需求配置SVFT計(jì)算模塊的個(gè)數(shù);3、遞歸迭代SVFT減小計(jì)算量， 并分時(shí)計(jì)算非遞歸結(jié)果，在一個(gè)或者多個(gè)電網(wǎng)同步周期點(diǎn)校正，消除累計(jì)誤差效應(yīng);4、有限 數(shù)目的三角函數(shù)采用四階泰勒展開(kāi)式實(shí)時(shí)計(jì)算，存儲(chǔ)在查詢(xún)表格中可重復(fù)利用。
[0124] 本發(fā)明實(shí)施例提供了頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，可以消除累 計(jì)誤差效應(yīng)，能準(zhǔn)確檢測(cè)到當(dāng)前各諧波序分量。
[0125] 下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行 介紹，下文描述的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)與上文描述的頻率自適應(yīng) 遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法可相互對(duì)應(yīng)參照。
[0126] 請(qǐng)參考圖7,圖7為本發(fā)明實(shí)施例所提供的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢 測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；該系統(tǒng)可以包括：
[0127] 變換模塊100,用于將三相電網(wǎng)交流電信號(hào)的模擬信號(hào)進(jìn)行離散化，以采樣周期采 樣得到離散數(shù)據(jù)，并對(duì)所述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行Clark變換，得到變換數(shù)據(jù)；
[0128] 實(shí)時(shí)頻率模塊200,用于分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到基波正序分量，并對(duì)所 述基波正序分量進(jìn)行鎖頻得到實(shí)時(shí)頻率信息；
[0129]采樣點(diǎn)數(shù)獲取模塊300,用于利用所述實(shí)時(shí)頻率信息及所述采樣周期計(jì)算得到一 個(gè)工頻周期內(nèi)具有的采樣周期的點(diǎn)數(shù)Nh，其中，Nh為整數(shù)；
[0130]校正結(jié)果獲取模塊400,用于依據(jù)采樣順序及疊加周期分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行 單點(diǎn)DFT計(jì)算得到第ih點(diǎn)的校正結(jié)果;其中，第ih點(diǎn)的校正結(jié)果為第ih點(diǎn)的DFT計(jì)算結(jié)果與第 ih-1點(diǎn)的校正結(jié)果的累加值；
[0131 ] SVFT計(jì)算模塊500，用于分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)采用多組遞歸迭代SVFT計(jì)算，得到當(dāng) 前所需各次諧波序分量；
[0132] 校正模塊600,用于當(dāng)ih小于Nh時(shí)，則將當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出；當(dāng)ih等于N h 時(shí)，則將第ih點(diǎn)的校正結(jié)果作為當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出；
[0133] 各諧波序分量獲取模塊700,用于對(duì)所述當(dāng)前所需各次諧波序分量進(jìn)行逆Clark變 換，得到當(dāng)前各諧波序分量。
[0134] 基于上述技術(shù)方案，該系統(tǒng)還可以包括：
[0135] 緩存模塊，用于利用環(huán)形緩沖器分別將所述變換數(shù)據(jù)及當(dāng)前所需各次諧波序分量 進(jìn)行緩存;其中，各次諧波序分量的環(huán)形緩沖器個(gè)數(shù)至少為Nh。
[0136] 基于上述任意技術(shù)方案，該系統(tǒng)還可以包括：
[0137] 查詢(xún)表格模塊，用于計(jì)算Nh個(gè)三角函數(shù)的值，并將其存儲(chǔ)查 詢(xún)表格中；其中，ih不大于Nh。
[0138] 可選的，所述采樣點(diǎn)數(shù)獲取模塊300為根據(jù)所述實(shí)時(shí)頻率信息^(/$)及所述采樣 周期Ts，利用公式~如::^/胃^以/^講:丨丨計(jì)算得到一個(gè)工頻周期具有的采樣周期的點(diǎn) 數(shù)Nh(kTs)的模塊。
[0139] 說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí) 施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開(kāi)的裝置而 言，由于其與實(shí)施例公開(kāi)的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明 即可。
[0140] 專(zhuān)業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開(kāi)的實(shí)施例描述的各示例的單元 及算法步驟，能夠以電子硬件、軟件或者二者的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說(shuō)明硬件和軟件的 可互換性，在上述說(shuō)明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究 竟以硬件還是軟件方式來(lái)執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專(zhuān)業(yè)技術(shù)人 員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超 出本發(fā)明的范圍。
[0141] 以上對(duì)本發(fā)明所提供的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法及系統(tǒng)進(jìn) 行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施 例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這 些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，包括： 將=相電網(wǎng)交流電信號(hào)的模擬信號(hào)進(jìn)行離散化，W采樣周期采樣得到離散數(shù)據(jù)，并對(duì) 所述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行Clark變換，得到變換數(shù)據(jù)； 分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到基波正序分量，并對(duì)所述基波正序分量進(jìn)行鎖頻得 到實(shí)時(shí)頻率信息. 利用所述實(shí)時(shí)頻率信息及所述采樣周期計(jì)算得到一個(gè)工頻周期內(nèi)具有的采樣周期的 點(diǎn)數(shù)Nh,其中，Nh為整數(shù)； 依據(jù)采樣順序及疊加周期分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行單點(diǎn)DFT計(jì)算得到第ih點(diǎn)的校正結(jié) 果;其中，第ih點(diǎn)的校正結(jié)果為第ih點(diǎn)的DFT計(jì)算結(jié)果與第ih-1點(diǎn)的校正結(jié)果的累加值； 分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)采用多組遞歸迭代SVFT計(jì)算，得到當(dāng)前所需各次諧波序分量； 當(dāng)ih小于Nh時(shí)，則將當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出； 當(dāng)ih等于Nh時(shí)，則將第i點(diǎn)的校正結(jié)果作為當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出； 對(duì)所述當(dāng)前所需各次諧波序分量進(jìn)行逆Clark變換，得到當(dāng)前各諧波序分量。2. 如權(quán)利要求1所述的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，還 包括： 利用環(huán)形緩沖器分別將所述變換數(shù)據(jù)及當(dāng)前所需各次諧波序分量進(jìn)行緩存；其中，各 次諧波序分量的環(huán)形緩沖器個(gè)數(shù)至少為Nh。3. 如權(quán)利要求1所述的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，所 述依據(jù)采樣順序及疊加周期分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行單點(diǎn)DFT計(jì)算得到第ih點(diǎn)的校正結(jié)果 之前，還包括： 計(jì)算化個(gè)^角函數(shù)8^|^4|、（》8^^/,,|的值，并將其存儲(chǔ)查詢(xún)表格中；其中，14不大于 Nh。4. 如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特 征在于，所述疊加周期為所述工頻周期的整數(shù)倍。5. 如權(quán)利要求4所述的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，所 述分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到基波正序分量，并對(duì)所述基波正序分量進(jìn)行鎖頻得到 實(shí)時(shí)頻率信息，包括： 分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行靜止5級(jí)DSC計(jì)算，得到基波正序分量； 對(duì)所述基波正序分量進(jìn)行SRF-P化鎖頻，并進(jìn)行低通濾波，得到實(shí)時(shí)頻率信息。6. 如權(quán)利要求5所述的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，所 述利用所述實(shí)時(shí)頻率信息及所述采樣周期計(jì)算得到一個(gè)工頻周期具有的采樣周期的點(diǎn)數(shù) Nh,包括： 根據(jù)所述實(shí)時(shí)頻率信息知Arj及所述采樣周期Ts,利用公式 計(jì)算得到一個(gè)工頻周期具有的采樣周期的點(diǎn)數(shù)Nh化Ts)。7. -種頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 變換模塊，用于將=相電網(wǎng)交流電信號(hào)的模擬信號(hào)進(jìn)行離散化，W采樣周期采樣得到 離散數(shù)據(jù)，并對(duì)所述離散數(shù)據(jù)進(jìn)行Clark變換，得到變換數(shù)據(jù)； 實(shí)時(shí)頻率模塊，用于分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到基波正序分量，并對(duì)所述基波 正序分量進(jìn)行鎖頻得到實(shí)時(shí)頻率信息； 采樣點(diǎn)數(shù)獲取模塊，用于利用所述實(shí)時(shí)頻率信息及所述采樣周期計(jì)算得到一個(gè)工頻周 期內(nèi)具有的采樣周期的點(diǎn)數(shù)Nh，其中，Nh為整數(shù)； 校正結(jié)果獲取模塊，用于依據(jù)采樣順序及疊加周期分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)進(jìn)行單點(diǎn)DFT 計(jì)算得到第ih點(diǎn)的校正結(jié)果；其中，第ih點(diǎn)的校正結(jié)果為第ih點(diǎn)的DFT計(jì)算結(jié)果與第ih-1點(diǎn) 的校正結(jié)果的累加值； SVFT計(jì)算模塊，用于分別對(duì)所述變換數(shù)據(jù)采用多組遞歸迭代SVFT計(jì)算，得到當(dāng)前所需 各次諧波序分量； 校正模塊，用于當(dāng)ih小于化時(shí)，則將當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出；當(dāng)ih等于化時(shí)，則將 第ih點(diǎn)的校正結(jié)果作為當(dāng)前所需各次諧波序分量輸出； 各諧波序分量獲取模塊，用于對(duì)所述當(dāng)前所需各次諧波序分量進(jìn)行逆Clark變換，得到 當(dāng)前各諧波序分量。8. 如權(quán)利要求7所述的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還 包括： 緩存模塊，用于利用環(huán)形緩沖器分別將所述變換數(shù)據(jù)及當(dāng)前所需各次諧波序分量進(jìn)行 緩存;其中，各次諧波序分量的環(huán)形緩沖器個(gè)數(shù)至少為Nh。9. 如權(quán)利要求7所述的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還 包括： 查詢(xún)表格模塊，用于計(jì)算Nh個(gè)S角函數(shù)祉時(shí),.小COS脖4]的值，并將其存儲(chǔ)查詢(xún)表格 中；其中，ih不大于Nh。10. 如權(quán)利要求9所述的頻率自適應(yīng)遞歸SVFT諧波序分量實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述采樣點(diǎn)數(shù)獲取模塊為根據(jù)所述實(shí)時(shí)頻率信息及所述采樣周期Ts,利用公式計(jì)算得到一個(gè)工頻周期具有的采樣周期的點(diǎn)數(shù)化(kTs)的模 塊。
【文檔編號(hào)】G01R23/165GK105911350SQ201610205873
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】謝門(mén)喜, 朱燦焰, 楊勇, 史炳偉
【申請(qǐng)人】蘇州大學(xué)