[发明专利]一种快速获取电信号基波幅值和多次谐波幅值的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电信号处理方法，特别是涉及一种快速获取电信号基波幅值和多次谐波幅值的方法。

背景技术

目前应用最广泛的信号处理是对电信号进行处理。电信号中通常包含基波、谐波和间谐波等分量，这些不同分量具有不同的幅值、频率和初始相位。不同的分量携带着不同的信息，通过对该电信号进行处理，提取出不同的分量，即可获得相应的信息。近年来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子设备在电力系统、工业、交通和家庭中的应用日益广泛，谐波、间谐波造成的危害日益严重。谐波、间谐波的测量是波形畸变分析、谐波源分析、电网谐波潮流计算、谐波补偿和抑制的基础。

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。

电力系统谐波检测的主要方法有：基于模拟带通或带阻滤波器的谐波检测、基于瞬时无功功率的谐波检测、基于傅立叶变换的谐波检测、基于神经网络的谐波检测、基于小波变换的谐波检测。

现在应用最广泛的谐波检测方法是基于傅立叶变换的谐波检测方法。在稳态的谐波检测中，基于傅立叶变换的谐波检测方法具有精度较高，功能较多，使用方便，易于实现等优点。

然而，目前基于傅立叶变换等理论的高精度的谐波检测都需要复杂的计算方法支撑，计算量大，且需要高性能的硬件、芯片支持，如高速的DSP，造成检测时间慢，体积大，成本高，维护难，便携性差等缺点，在一些不需要精确测量谐波含量的场合，工程应用不具有实用性。

发明内容

基于此，本申请提出一种快速获取电信号基波幅值与多次谐波幅值的方法，快速计算电流、电压的基波幅值和多次谐波幅值，此方法计算量小，硬件设计只需要单片机便可以完成，具有速度快，体积小，结构简单，便携等特点，在不需要精确测量基波、谐波幅值，只需要简易测量基波和多次谐波幅值的场所，可以满足工程使用要求。

一种快速获取电信号基波幅值和多次谐波幅值的方法，其包括如下步骤：

检测被测电信号的基波周期；

采集至少一个基波周期的被测电信号；

根据基波周期，生成两组1/X倍基波周期的相互正交的多次矩形波，其中X为大于1的正整数；

选取至少一个基波周期中的N个采样信号与两组正交多次矩形波分别相乘求和，其中N为正整数；

按照一次矩形波规律和X次矩形波规律分别获得基波和X次谐波的幅值，。

在其中一个实施例中，所述选取至少一个基波周期中的N个采样信号与两组正交多次矩形波分别相乘求和的步骤中，所选择的基波周期为一个基波周期。

在其中一个实施例中，所述采集至少一个基波周期的被测电信号的步骤中，所采集的基波周期为一个基波周期。

在其中一个实施例中，所述检测被测电信号的基波周期的步骤是通过检测被测电信号相继过零点的方法来检测基波周期的。

在其中一个实施例中，所述根据基波周期，生成两组1/X倍基波周期的相互正交的多次矩形波的步骤中，X为3。

上述获取电信号基波幅值与多次谐波幅值的方法相比于传统的半波整流基波幅值获取方法，本申请的方法具有以下优点：

(1)可以同时快速计算基波和多次谐波幅值。

(2)获取方法简单，通过生成正交的多次矩形波与被测信号相乘，即是对被测信号进行分段累加求和，获得被测信号分段积分值，只需要简单的加法和几次的乘法即可完成运算，计算速度快，编程设计简单。

(3)利用两组正交的三次矩形波进行调制，无需考虑多次矩形波与多次谐波、基波的相位一致性问题。

(4)利用多次矩形波与采样信号相乘求和中间过程的储存值，即分段累加求和获得的被测信号分段积分值，对其重新组合，可同时计算基波幅值，与只获取多次谐波幅值时间基本一样，节省了运算时间。

(5)由于运算简单，硬件要求不高，易于单片机上实现，可有效减小装置体积和成本。

附图说明

图1为本发明的获取电信号基波幅值与多次谐波幅值的方法流程图；

图2为给定的正弦信号及与其同频率的矩形波示意图；

图3为正弦信号对应的正交矩形波示意图。

具体实施方式

请参考图1，本发明的较佳实施方式提供一种快速获取电信号基波幅值与多次谐波幅值的方法。该电信号基波幅值与多次谐波幅值的方法是基于多次矩形波快速获取电信号基波幅值和多次谐波幅值。其包括如下步骤：

步骤S110，检测被测电信号的基波周期。