[发明专利]一种频率自适应的滑窗DFT谐波检测方法

摘要

本发明公开了一种频率自适应的滑窗DFT谐波检测方法，首先采集电网电压信号，再利用数字锁相环技术同步电网电压相位及频率；接着采样负载电流信号并通过频率自适应的滑窗迭代方法对采集的负载电流信号x(t)进行DFT正变换，分别得到各次谐波的x轴和y轴分量，进而计算出第h次谐波的指令信号，最后累加各次谐波指令得到总谐波指令。本发明解决了电网电压频率波动时，有源电力滤波器实时谐波指令提取的难题，同时还能能准确、快速的进行单次谐波指令提取，以保证有源电力滤波器的实时补偿效果。

主权项

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Ts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θk及频率fk；(2)、根据步骤(1)所述的电网电压频率fk，确定第k次采样的迭代窗口的大小Nk；Nk=[f0fk×N0]---(1)]]>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Ahx(k)与y轴分量Ahy(k)；Ahx(k)＝Ahx(k‑1)+Ahxin‑Ahxout  (2)Ahy(k)＝Ahy(k‑1)+Ahyin‑Ahyout  (3)其中，Ahxin、Ahxout分别为当前进窗量、出窗量的周期平均值的x轴分量，Ahyin、Ahyout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θk与步骤(3)所述的x轴分量Ahx(k)与y轴分量Ahy(k)，计算第k拍时的第h次谐波指令xh(k)；xh(k)＝Ahx(k)·cos(h·θk)+Ahy(k)·sin(h·θk)  (4)(5)、将步骤(4)中得到的h次谐波指令信号xh(k)进行累加得到第k拍的总谐波指令x'(k)；x′(k)=Σh=1∞xh(k)---(5)]]>其中，所述步骤(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fmin确定迭代窗口大小Nmax；Nmax=[f0fmin×N0]---(6)]]>fmin＝min{fk}  (7)其中，min{}表示取最小运算；(3.2)、在负载电流的每相电流中设置三个大小为Nmax的数组，即x[Nmax]、Table[Nmax]、table[Nmax]，分别储存迭代窗口内负载电流信号采样值的幅值x(k)、幅值相对应的相位θk、及对应迭代窗口大小Nk；(3.3)、设置迭代计数变量n，其初始值为0，当其累加到(Nmax‑1)后置0；设置变量p，变量p表示迭代窗口内末尾数据在数组x[Nmax]、Table[Nmax]、table[Nmax]中的位置；(3.4)、根据步骤(3.3)所述的迭代计数变量n，以及第k‑1拍的迭代窗口大小Nk‑1，计算出第k‑1拍的变量p的值；p=n-Nk-1,n≥Nk-1n+Nmax-Nk-1,n<Nk-1---(8)]]>(3.5)、根据第k拍的迭代窗口大小Nk和第k‑1拍的迭代窗口大小Nk‑1，分别计算出第k拍滑入迭代窗口的数据个数ni以及滑出迭代窗口的数据个数no；ni=Nk-Nk-1+1,Nk>Nk-11,Nk≤Nk-1---(9)]]>no=1,Nk>Nk-1Nk-1-Nk+1,Nk≤Nk-1---(10)]]>(3.6)、根据步骤(3.5)计算的第k拍滑入和滑出迭代窗口的数据个数ni和no，以及步骤(3.4)中的不同大小的变量p，按照以下公式，分别计算出Ahxin、Ahxout、Ahyin、Ahyout；其中，p1为滑入窗口的数据在迭代数组中的位置；其中，p2为滑出窗口的数据在迭代数组中的位置。