[发明专利]一种频率自适应的滑窗DFT谐波检测方法

说明书

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，更为具体地讲，涉及一种频率自适应的滑窗DFT谐波检测方法。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，越来越多的大功率开关器件应用到电力电子设备中，以及非线性负载在电网上的广泛应用，其产生的大量无功电流和谐波电流对电网造成了严重污染。为了保证电网的安全可靠运行，保证较高的电能质量，对电网进行高效的谐波抑制显得尤为重要。

目前，关于电力系统中谐波检测方法大体可分为基于频域的检测方法和基于时域的检测方法两大类。基于频域的检测方法以傅里叶变换为基础，包括快速傅里叶变换法(FFT)、离散傅里叶变换法(DFT)和迭代傅里叶变换方法(RDFT)。基于傅里叶变换的谐波检测方法可以实现谐波分次检测，使用方便，但存在一个周期的固有延时，实时性较差；迭代傅里叶变换法，动态响应速度方面则优于傅里叶变换法，但对于每次谐波分量的检测需要为其额外增加存储空间。基于时域谐波检测方法，包括基于时域瞬时无功功率理论(p-q)检测方法、基于基波同步旋转变换(d-q)检测方法、基于谐波同步旋转变换检测方法。基于时域的谐波检测方法属于实时检测方法，一般动态响应速度快，但存在分次谐波检测和计算量大的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种频率自适应的滑窗DFT谐波检测方法，解决了电网频率波动时有源电力滤波器(APF)对实时谐波指令提取的难题，同时还能准确、快速的检测各次谐波分量，以保证APF的实时补偿效果。

为实现上述发明目的，本发明一种频率自适应的滑窗DFT谐波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、在固定采样周期T_s下，采集电网电压信号，通过数字锁相环技术，同步电网电压相位θ_k及频率f_k；

(2)、根据步骤(1)所述的电网电压频率f_k，确定第k次采样的迭代窗口的大小N_k；

其中，符号[]表示取整，f₀为电网电压理论频率50Hz，N₀为工频时迭代窗口大小；

(3)、采集负载电流信号x(t)，再通过频率自适应的滑窗迭代方法对负载电流信号x(t)进行DFT正变换，分别得到负载电流的第h次谐波的x轴分量A_hx(k)与y轴分量A_hy(k)；

A_hx(k)＝A_hx(k-1)+A_hxin-A_hxout(2)

A_hy(k)＝A_hy(k-1)+A_hyin-A_hyout(3)

其中，A_hxin、A_hxout分别为当前进窗量、出窗量的周期平均值的x轴分量，A_hyin、A_hyout分别为当前进窗量、出窗量的周期平均值的y轴分量；

(4)、根据步骤(1)所述的电网电压相位θ_k与步骤(3)所述的x轴分量A_hx(k)与y轴分量A_hy(k)，计算第k拍时的第h次谐波指令x_h(k)；

x_h(k)＝A_hx(k)·cos(h·θ_k)+A_hy(k)·sin(h·θ_k)(4)

(5)、将步骤(4)中得到的h次谐波指令信号x_h(k)进行累加得到第k拍的总谐波指令x'(k)；

其中，所述的步骤(3)中，进窗量和出窗量的周期平均值的计算方法为：

(3.1)、根据最小电网电压频率f_min确定迭代窗口大小N_max；

f_min＝min{f_k}(7)

其中，min{}表示取最小运算；