[實用新型]一種基于STM32F107VCT6的微電網(wǎng)諧波與間諧波檢測裝置

有效

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• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN203287435U
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 張亮;安薇薇;韓林;顧陽;水恒華
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G01R23/167
• 分類號: G01R23/167
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發(fā)明屬于電能質量檢測技術領域，具體地說，涉及一種能夠檢測微網(wǎng)系統(tǒng)諧波、間諧波的裝置及檢測方法，更具體地說，涉及一種基于STM32F107VCT6的微電網(wǎng)諧波與間諧波檢測裝置。

背景技術

目前，公知的諧波檢測裝置大多是針對大電網(wǎng)的，并且多是檢測諧波，對于間諧波的檢測裝置并不多。目前IEC6100-4-7標準和絕大多數(shù)現(xiàn)有諧波檢測裝置，對間諧波的檢測均采用FFT（Fast?Fourier?Transform，快速傅立葉變換）算法。然而傳統(tǒng)的FFT算法對于檢測整數(shù)次諧波時是比較準確的，但當電網(wǎng)存在大量的非整數(shù)次諧波時，算法就會出現(xiàn)較大誤差，甚至無法檢測，導致計算結果極為不可信。因此，急需一種更為精確的算法改進諧波和間諧波的檢測。

隨著智能電網(wǎng)建設的大力推進，微電網(wǎng)技術發(fā)展越來越迅速，微電網(wǎng)電能質量問題也越來越引起人們的關注。然而諧波是衡量電網(wǎng)電能質量的關鍵指標，為了能夠治理諧波，避免諧波注入大電網(wǎng)，對微電網(wǎng)的諧波檢測是十分必要的。微電網(wǎng)中分布式電源的頻繁投退會產生諧波電流，電力電子設備的非線性特性也會產生大量的諧波電壓，間歇式能源輸出功率不穩(wěn)定會導致電壓波動和閃變，并且微電網(wǎng)容量小負荷多變。此外，由于微電網(wǎng)有兩種穩(wěn)定運行狀態(tài)，即并網(wǎng)運行狀態(tài)和孤島運行狀態(tài)，并網(wǎng)運行時，微電網(wǎng)的基波頻率會隨著外電網(wǎng)基波頻率的變動而變動；孤島運行時，若分布式電源出力和負載功率消耗不匹配，也將造成微網(wǎng)基波頻率的變動。微網(wǎng)的這些特點使得微網(wǎng)中的電壓電流極易波動，額定基波頻率并不是一個恒定值，使得電壓電流為非平穩(wěn)狀態(tài)量，除整數(shù)次諧波分量外還存在大量的間諧波分量，對于電網(wǎng)穩(wěn)定運行極為不利。微電網(wǎng)中電能質量問題是急需解決的關鍵技術，但目前并沒有有效的針對微電網(wǎng)諧波的特點而設計的檢測裝置。因此，急需一臺針對微網(wǎng)的諧波檢測裝置，而隨著微電網(wǎng)的不斷推廣，市場也迫切需要該諧波檢測裝置。

中國專利號：200910043655.6，公開日2009年11月25日，公開了一份名稱為一種諧波和間諧波參數(shù)的檢測方法的專利文件，其為克服現(xiàn)有的諧波、間諧波檢測方法的不足，該發(fā)明提供諧波和間諧波參數(shù)檢測方法，其主要實現(xiàn)步驟為：1)根據(jù)正弦、余弦函數(shù)的特性，通過數(shù)學變換將電壓或電流信號中的基波分量和各次諧波分量分別變換成直流分量；2)用低通濾波提取直流分量，計算基波分量和各次諧波分量的幅值和相位角等參數(shù)；3)從電壓信號中減去基波和諧波分量，得到只含各間諧波的電壓或電流信號；4)通過幅值譜最大值搜素獲取各間諧波參數(shù)。但是該方法存在檢測精度不高，實際操作存在困難等問題，而且不適合微電網(wǎng)間諧波的檢測。

傳統(tǒng)的FFT算法檢測微電網(wǎng)的間諧波勢必會產生較大誤差的原因在于：FFT算法的頻譜泄露會產生偽間諧波，從而淹沒真實的間諧波，F(xiàn)FT僅適用于固定周期量的檢測，但實際上微電網(wǎng)電壓電流波動并不呈現(xiàn)固定周期規(guī)律性。因此，急需一種改進的微電網(wǎng)間諧波檢測方法來實現(xiàn)間諧波的精確檢測。

上述算法上的缺陷使得還沒出現(xiàn)針對微電網(wǎng)的間諧波檢測裝置，因此急需研究解決。對于微電網(wǎng)間諧波檢測來說要解決的技術難題有：（1）如何實現(xiàn)諧波與間諧波的分離；（2）如何抑制間諧波頻譜之間的相互干擾及其對諧波頻譜的干擾：（3）如何抑制諧波成分淹沒間諧波成分。另外，現(xiàn)有的諧波檢測裝置大都采用8位單片機，少數(shù)用16位單片機，還沒有采用32位單片機的檢測裝置。8位單片機特點是成本低，使用靈活，但缺點是運算速度慢，一般還需要擴展RAM和ROM，硬件電路較復雜。

發(fā)明內容

1、要解決的問題

針對現(xiàn)有技術對微電網(wǎng)諧波的檢測存在運算速度慢、需要擴展RAM和ROM以及硬件電路較復雜的問題，本發(fā)明提供一種基于STM32F107VCT6的微電網(wǎng)諧波與間諧波檢測裝置，它在滿足計算精度、計算速度的同時在結構上又滿足靈活性和便捷性。

2、技術方案

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術方案。

一種基于STM32F107VCT6的微電網(wǎng)諧波與間諧波檢測裝置，包括信號采集模塊、信號處理模塊和信號的顯示輸出模塊，所述的信號采集模塊中采用霍爾電壓電流傳感器作為采集電網(wǎng)三相電壓電流的采集器；所述的信號處理模塊包括電壓電流的轉換電路、抗混疊濾波電路、電平調整電路、核心處理器STM32F107VCT6和處理器外圍電路；所述的信號采集模塊的霍爾電壓電流傳感器的采集端與電網(wǎng)連接，輸出端接信號處理模塊，在信號處理模塊中依次經(jīng)過電流電壓轉換電路、抗混疊濾波電路和電平調整電路；所述的電平調整電路的輸出端接核心處理器STM32F107VCT6的A/D轉換器輸入端，STM32F107VCT6的外圍接入LCD顯示屏。