[發(fā)明專利]基于三次樣條插值波形重構(gòu)的微網(wǎng)諧波及間諧波分析方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110445943.1
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102520245A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王繼東;杜旭浩
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微網(wǎng)的信號處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微網(wǎng)諧波及間諧波分析方法。

背景技術(shù)

在眾多的諧波分析方法之中，快速傅里葉變換(fast?Fourier?transform，F(xiàn)FT)算法應(yīng)用最為廣泛。FFT算法只能分解出整數(shù)次的諧波，由于微網(wǎng)中間諧波的存在及基波頻率變動，使得傳統(tǒng)的FFT算法很難實現(xiàn)同步采樣，將導(dǎo)致頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)，從而影響分析精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種可以有效減小諧波和間諧波分析時產(chǎn)生的頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)，提高微網(wǎng)諧波及間諧波分析精度的微網(wǎng)諧波及間諧波分析方法。下面是本發(fā)明的具體步驟：

一種基于三次樣條插值波形重構(gòu)的微網(wǎng)諧波及間諧波分析方法，包括下列步驟：

(1)以給定的采樣頻率f_s對原始測量信號進行采樣，得到原始采樣信號；

(2)運用加Hanning窗雙插值FFT算法來分析原始采樣信號，確定系統(tǒng)的實際基波頻率；

(3)根據(jù)系統(tǒng)的實際基波頻率，得到修正后的采樣頻率；

(4)采用三次樣條插值算法來重構(gòu)采樣波形；

(5)根據(jù)實際基波頻率和修正后的采樣頻率，對重構(gòu)信號序列運用加Hanning窗雙插值FFT算法來確定基波和所有的諧波成份；

(6)從原始采樣信號中減去求得的基波和各次諧波成份；

(7)針對剩下的波形信號，再次運用加Hanning窗雙插值FFT算法來確定各次間諧波成份。

在原始測量信號中基波成份的幅值通常是所有頻率成份最大的并且計算誤差相對較小，所以本發(fā)明先用加窗雙插值FFT算法來確定變動的基波頻率，之后又引入三次樣條插值來重構(gòu)采樣波形，通過三次樣條插值很好的再現(xiàn)了時域波形，為后面的諧波及間諧波分析提供條件。本發(fā)明較加Hanning窗雙譜線插值算法，各次諧波成份的頻率和相位分析精度要高，間諧波成份精度有較大提高；較Newton插值重構(gòu)算法精度更高，重構(gòu)算法實現(xiàn)更為簡便。

附圖說明

圖1?20kV?Benchmark中壓配網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2?0.4kV?Benchmark低壓微網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3運用插值算法進行波形重構(gòu)的說明。

圖4三次樣條插值算法對微網(wǎng)諧波及間諧波分析過程框圖。

具體實施方式

微網(wǎng)內(nèi)存在許多電力電子設(shè)備和非線性負荷，從而產(chǎn)生大量的諧波及間諧波，而且其基波頻率變動，采用FFT算法分析存在困難。本發(fā)明適合應(yīng)用與含有大量電力電子設(shè)備的微網(wǎng)的諧波及間諧波分析。

當微網(wǎng)基波頻率發(fā)生變動時，基波頻率會偏移50Hz，采用固定的采樣頻率和有限的分析窗寬度進行諧波和間諧波分析，不可避免的要產(chǎn)生頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)。設(shè)固定的采樣頻率為

f_s＝N×f₀??????????????????????(1)

式中：N為一個基波周期內(nèi)的采樣點數(shù)，f₀為基波頻率。

由于基波頻率的變動，一般很難確定采樣頻率，進而實現(xiàn)準同步采樣。如果確定了實際的基波頻率f₀′，便可以得到修正后的采樣頻率f_s′，

f′_s＝N×f′₀??????????????????(2)

在進行采樣波形重構(gòu)時，根據(jù)在離散點處給定的值，采用插值算法來確定指定點處的信號值。如圖3所示，考慮在連續(xù)的離散時間點x₀，x₁，x₂，Λx_n，等間隔的信號f(t)，采樣頻率f_s由公式(1)確定，每個采樣值由虛線標記。實線標記的采樣點是以公式(2)確定的實際采樣頻率f_s′進行重構(gòu)獲得的。