[发明专利]一种基于压缩感知MACSMP的超次谐波测量方法

说明书

本发明涉及一种基于压缩感知MACSMP的超次谐波测量方法，包括以下步骤：1)对系统超次谐波信号进行离散化处理，超次谐波离散采样序列x(n)；2)对得到系统离散化后的信号X(k)进行离散傅里叶变换，得到系统离散化后的信号X(k)；3)通过引入插值因子用以提高信号X(k)的频谱分辨率；4)将提高频谱分辨率后的型号公式等效为压缩感知模型；5)采用MACSMP算法对压缩感知模型进行求解，最终得到测量向量。与现有技术相比，本发明具有运行效率高、适应于信号稀疏度未知的情况等优点。

技术领域

本发明涉及电能质量中的超次谐波的检测领域，尤其是涉及一种基于压缩感知MACSMP的超次谐波测量方法。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，开关频率达几千到几百千赫兹的全控型电力电子器件越来越多，如光伏逆变器、电动汽车充电桩、节能装置等设备。这些设备的运行会产生2～150kHz频率范围的超次谐波。这类谐波大量引入配电网，引发了不少电能质量新问题，为了治理电力电子装置和其他超次谐波源的谐波污染问题，对谐波的检测就显得尤为重要。

近年来,在电力谐波分析领域中，关于谐波的检测方法，目前运用比较广泛的有小波分析法和傅里叶变换法。然而，傅里叶变换和小波分析法存在一定的缺点，文献《电力系统谐波检测与去噪方法研究》中提到傅里叶变换不能表征扰动信号某些局部的信息，无法跟踪变化的扰动信号幅值、频率和相位，对分析造成影响；文献《回溯自适应匹配追踪电能质量信号重构方法》中提到小波分析存在计算量大，算法复杂程度高，实时性较差，小波函数不唯一等缺陷，此外，小波变换还存在着“边缘效应”的缺陷，使得需要在边界上对数据进行处理，造成一定的处理误差。并且这些谐波检测方法都是以Nyquist采样定理为基础，即f_s≥2f_max，对于超次谐波(2K-150K)的测量至少需要300K以上的采样频率，然而这样的采样直接导致了数据量的急剧增加，从而给后续的数据传输及存储造成了巨大的压力。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于压缩感知MACSMP的超次谐波测量方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于压缩感知MACSMP的超次谐波测量方法，包括以下步骤：

1)对系统超次谐波信号进行离散化处理，超次谐波离散采样序列x(n)；

2)对得到系统离散化后的信号X(k)进行离散傅里叶变换，得到系统离散化后的信号X(k)；

3)通过引入插值因子用以提高信号X(k)的频谱分辨率；

4)将提高频谱分辨率后的型号公式等效为压缩感知模型；

5)采用MACSMP算法对压缩感知模型进行求解，最终得到测量向量。

所述的步骤1)中，超次谐波离散采样序列x(n)的表达式为：

其中，A_sh、θ_sh为超谐波的幅值和相位，f_sh为超谐波的频率，T_s为采样周期，n为连续信号的采样值序号，且n＝0,1,…,N-1，N为信号序列长度，sh为超次谐波的次数。

所述的步骤2)中，系统离散化后的信号X(k)的表达式为：

其中，N为被测信号长度，k为离散信号的采样值序号，且k∈[0,N-1]，A_N(·)为狄利克雷核函数。

所述的步骤3)中，通过引入插值因子P使频率分辨率Δf提高到原来的P倍，则有：