[发明专利]一种基于时频变换的电压包络提取方法及实现装置

摘要

本发明公开了一种基于时频变换的电压包络提取方法及实现装置，利用所述的基于时频变换的电压包络提取方法的实现装置对电网电压信号进行离散化采样，得到采样后的电压信号，运用Teager能量算子对采样后的电压信号进行解调，并对Teager能量算子解调后的信号做短时傅里叶变换，得到二维复数矩阵以及频率幅值曲线，实现对电网电压信号中电压包络信号提取。本发明基于Teager能量算子及短时傅里叶变换的电压包络提取方法具有较高的准确度，与传统电压包络提取方法及装置相比较，易于实现且检测结果更加准确。

主权项

一种基于时频变换的电压包络提取方法及实现装置，其特征在于，利用基于时频变换的电压包络提取方法和基于时频变换的电压包络提取方法的实现装置对电压信号进行离散化采样，得到采样后的电压信号，运用Teager能量算子对采样后的电压信号进行解调，并对Teager能量算子解调后的信号做短时傅里叶变换，得到二维复数矩阵以及频率幅值曲线，实现对电压信号中电压包络信号提取；所述的基于时频变换的电压包络提取方法具体包括以下步骤：a.电网A、B、C三相电压经压敏电阻、限流电阻以及电压互感器转变为符合模数转换芯片AD73360L输入要求的小幅值电压信号；b.步骤a中得到的符合模数转换芯片AD73360L输入要求的小幅值电压信号经过滤波电容，滤除极高频干扰，再经过低通抗混叠滤波器，滤除高频干扰，将滤波后的电压信号输入到模数转换芯片AD73360L；c.模数转换芯片AD73360L将步骤b得到的滤波后的电压信号转换成数字量；d.步骤c得到的数字量通过模数转换芯片AD73360L的SPI通信接口送入数字信号处理器TMS320VC5502；e.数字信号处理器TMS320VC5502对所采集的电压数字量进行处理，设所采集的电压数字量为x(k)，对x(k)进行Teager能量算子解调，得到Teager能量算子分解后的信号ψ(x(k))，具体计算公式为：ψ(x(k))=x(k)2‑x(k+1)x(k‑1)f.对Teager能量算子解调后的信号ψ(x(k))进行短时傅里叶变换，得到二维复数矩阵FSTFT(m，n)以及频率幅值曲线，具体计算公式为： F STFT ( m , n ) = Σ k = 0 N - 1 ψ ( x ( k ) ) g * ( k - m ) e - j 2 πnk / N 其中窗函数g(t)选择高斯函数；k，m，n取值分别为0，1，2，…，N‑1；N为窗函数g(t)的长度；g.对二维复数矩阵FSTFT(m，n)的幅值矩阵进行分析，其幅值矩阵可表示为：A(m,n)=|FSTFT(m,n)|其中，幅值矩阵A(m，n)的行对应电压包络信号的采样时间点，列对应电压包络信号频率值，矩阵元素为对应的电压包络信号的频谱幅值，从而得到电网A、B、C三相的电压包络。