[实用新型]一种基于STM32F107VCT6的微电网谐波与间谐波检测装置

说明书

技术领域

本发明属于电能质量检测技术领域，具体地说，涉及一种能够检测微网系统谐波、间谐波的装置及检测方法，更具体地说，涉及一种基于STM32F107VCT6的微电网谐波与间谐波检测装置。

背景技术

目前，公知的谐波检测装置大多是针对大电网的，并且多是检测谐波，对于间谐波的检测装置并不多。目前IEC6100-4-7标准和绝大多数现有谐波检测装置，对间谐波的检测均采用FFT（Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换）算法。然而传统的FFT算法对于检测整数次谐波时是比较准确的，但当电网存在大量的非整数次谐波时，算法就会出现较大误差，甚至无法检测，导致计算结果极为不可信。因此，急需一种更为精确的算法改进谐波和间谐波的检测。

随着智能电网建设的大力推进，微电网技术发展越来越迅速，微电网电能质量问题也越来越引起人们的关注。然而谐波是衡量电网电能质量的关键指标，为了能够治理谐波，避免谐波注入大电网，对微电网的谐波检测是十分必要的。微电网中分布式电源的频繁投退会产生谐波电流，电力电子设备的非线性特性也会产生大量的谐波电压，间歇式能源输出功率不稳定会导致电压波动和闪变，并且微电网容量小负荷多变。此外，由于微电网有两种稳定运行状态，即并网运行状态和孤岛运行状态，并网运行时，微电网的基波频率会随着外电网基波频率的变动而变动；孤岛运行时，若分布式电源出力和负载功率消耗不匹配，也将造成微网基波频率的变动。微网的这些特点使得微网中的电压电流极易波动，额定基波频率并不是一个恒定值，使得电压电流为非平稳状态量，除整数次谐波分量外还存在大量的间谐波分量，对于电网稳定运行极为不利。微电网中电能质量问题是急需解决的关键技术，但目前并没有有效的针对微电网谐波的特点而设计的检测装置。因此，急需一台针对微网的谐波检测装置，而随着微电网的不断推广，市场也迫切需要该谐波检测装置。

中国专利号：200910043655.6，公开日2009年11月25日，公开了一份名称为一种谐波和间谐波参数的检测方法的专利文件，其为克服现有的谐波、间谐波检测方法的不足，该发明提供谐波和间谐波参数检测方法，其主要实现步骤为：1)根据正弦、余弦函数的特性，通过数学变换将电压或电流信号中的基波分量和各次谐波分量分别变换成直流分量；2)用低通滤波提取直流分量，计算基波分量和各次谐波分量的幅值和相位角等参数；3)从电压信号中减去基波和谐波分量，得到只含各间谐波的电压或电流信号；4)通过幅值谱最大值搜素获取各间谐波参数。但是该方法存在检测精度不高，实际操作存在困难等问题，而且不适合微电网间谐波的检测。

传统的FFT算法检测微电网的间谐波势必会产生较大误差的原因在于：FFT算法的频谱泄露会产生伪间谐波，从而淹没真实的间谐波，FFT仅适用于固定周期量的检测，但实际上微电网电压电流波动并不呈现固定周期规律性。因此，急需一种改进的微电网间谐波检测方法来实现间谐波的精确检测。

上述算法上的缺陷使得还没出现针对微电网的间谐波检测装置，因此急需研究解决。对于微电网间谐波检测来说要解决的技术难题有：（1）如何实现谐波与间谐波的分离；（2）如何抑制间谐波频谱之间的相互干扰及其对谐波频谱的干扰：（3）如何抑制谐波成分淹没间谐波成分。另外，现有的谐波检测装置大都采用8位单片机，少数用16位单片机，还没有采用32位单片机的检测装置。8位单片机特点是成本低，使用灵活，但缺点是运算速度慢，一般还需要扩展RAM和ROM，硬件电路较复杂。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术对微电网谐波的检测存在运算速度慢、需要扩展RAM和ROM以及硬件电路较复杂的问题，本发明提供一种基于STM32F107VCT6的微电网谐波与间谐波检测装置，它在满足计算精度、计算速度的同时在结构上又满足灵活性和便捷性。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于STM32F107VCT6的微电网谐波与间谐波检测装置，包括信号采集模块、信号处理模块和信号的显示输出模块，所述的信号采集模块中采用霍尔电压电流传感器作为采集电网三相电压电流的采集器；所述的信号处理模块包括电压电流的转换电路、抗混叠滤波电路、电平调整电路、核心处理器STM32F107VCT6和处理器外围电路；所述的信号采集模块的霍尔电压电流传感器的采集端与电网连接，输出端接信号处理模块，在信号处理模块中依次经过电流电压转换电路、抗混叠滤波电路和电平调整电路；所述的电平调整电路的输出端接核心处理器STM32F107VCT6的A/D转换器输入端，STM32F107VCT6的外围接入LCD显示屏。