[发明专利]一种谐相角分析方法

说明书

本发明涉及一种谐相角分析方法，包括如下几个步骤：(1)采样W+2个采样点数据(W由积分方法决定)；(2)从采样点i＝0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＝O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)应用公式汁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。本发明的方法，有助于电能质量监控、电子产品生产检验、电器设备监控等应用谐波分析的领域更加精确的获得各次谐波的幅相角和频率等信息。

技术领域

本发明涉及一种高精度的谐相角分析方法。

背景技术

谐波分析技术在电能质量监控、电子产品生产检验、电器设备监控等众多领域应用广泛，是进行电网监控、质量检验、设备监控的重要技术手段。目前谐波分析应用最广泛的技术是离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)。准同步采样技术和DFT技术相结合的谐波分析技术能够提高谐波分析的精度，其算式为：

式中：k为需要获得的谐波的次数(如基波k＝1，3次谐波k＝3)；sin和cos分别为正弦和余弦函数；而a_k和b_k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，采用复化梯形积分方法时，W＝nN；γ_i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。

在工程应用中，谐波分析总是进行有限点的采样和难以做到严格意义的同步采样。这样，在应用准同步DFT进行谐波分析时，就会存在由于截断效应导致的长范围泄漏和由于栅栏效应导致的短范围泄漏，使得分析结果精度不高，甚至不可信。

图1给出了应用准同步DFT对于任一给定实例进行谐波分析的误差图。从图中可以发现，准同步DFT算法的谐相角除了50Hz时其余均误差极大，基本不可信。

发明内容

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。

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：

(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。

(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。

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f_s＝Nf，且N≥64。