[发明专利]频率分析方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种频率分析方法及装置，该方法包括：获取样本信号向量的自相关矩阵的多个特征值以及与多个特征值对应的多个特征向量，从多个特征向量中选取信号子空间对应的特征向量以构成信号子空间矩阵，建立信号子空间矩阵的两个子矩阵V1、V2，构造两个子矩阵的关系式V2＝V1ψ；根据关系式V2＝V1ψ，获取矩阵ψ的特征值，并根据矩阵ψ的特征值获取样本信号每一分量的频率。由于每一分量的频率是利用ESPRIT算法建立V2＝V1ψ，并根据ψ的特征值得到，ESPRIT算法利用了信号子空间的旋转不变性，该旋转不变性包含了样本信号每一分量频率的准确信息，从而获得的结果准确反应了样本信号每一分量的频率。

技术领域

本发明实施例涉及电力电子领域，尤其涉及一种频率分析方法及装置。

背景技术

频率是电力系统分析，运行和控制的基本参数。因此，频率的快速和精确估计是至关重要的。频率估计方法的性能通常取决于所使用的信号模型，常用的信号模型可以分为两类：仅包含基本分量的简化模型和包含周期分量的周期信号模型。目前已经提出了许多频率估计技术，如过零法锁相环方法、离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform，简称DFT)方法、解调和最小均方和等等。

基于周期信号模型的频率估计方法使用包含基波分量和谐波分量的信号模型进行分析，DFT方法就是典型的基于周期信号模型的方法。如果测试信号仅包含诸如基波和谐波分量的周期性分量，则这些方法表现良好。然而，在电力系统瞬态和动态情况下，电信号不仅包含周期性信号，如基波和谐波，还包含大量非周期性分量，如间谐波、直流衰减分量和衰减正弦波等。

在电力系统瞬态和动态情况下，基于简化模型或周期模型的频率估计方法不能给出准确的频率估计，因为它们的信号模型不能考虑非周期性分量的影响。DFT也是基于周期性信号模型构建的，因此，如果测试信号具有非周期性分量，例如直流衰减分量或间谐波，则这些方法将产生大的误差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种频率分析方法及装置。

第一方面，本发明提供一种频率分析方法，包括：获取样本信号向量的自相关矩阵的多个特征值以及与所述多个特征值对应的多个特征向量，从所述多个特征向量中选取信号子空间对应的特征向量以构成信号子空间矩阵，并根据所述信号子空间矩阵，建立所述信号子空间矩阵的两个子矩阵V1、V2，构造所述两个子矩阵的关系式V2＝V1ψ；根据所述关系式V2＝V1ψ，获取矩阵ψ的特征值，并根据矩阵ψ的特征值获取样本信号每一分量的频率；其中，V1为所述信号子空间矩阵去掉最后一行得到的矩阵，V2为所述信号子空间矩阵去掉第一行得到的矩阵。

第二方面，本发明提供一种频率分析装置，包括：获取模块，用于获取样本信号向量的自相关矩阵的多个特征值以及与所述多个特征值对应的多个特征向量，从所述多个特征向量中选取信号子空间对应的特征向量以构成信号子空间矩阵，并根据所述信号子空间矩阵，建立所述信号子空间矩阵的两个子矩阵V1、V2，构造所述两个子矩阵的关系式V2＝V1ψ；处理模块，用于根据所述关系式V2＝V1ψ，获取矩阵ψ的特征值，并根据矩阵ψ的特征值获取样本信号每一分量的频率；其中，V1为所述信号子空间矩阵去掉第一行得到的矩阵，V2为所述信号子空间矩阵去掉最后一行得到的矩阵。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现本发明第一方面频率分析方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面频率分析方法的步骤。