[發明專利]一種基于時域準同步的介損角快速測量方法及其測量裝置

在審

• 申請號: 201410027351.1
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103760425A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 王康;滕召勝;唐求;高云鵬;溫和;姚文軒;譚霞;張海煥;左培麗;成達;吳禹;李峰;溫冠華;孟卓
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀

1.一種基于時域準同步的介損角快速測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）信號采樣：電容型設備上的電壓信號和電流信號分別經電壓測量信號變換電路和電流測量信號變換電路轉變為符合模數轉換器輸入要求的小幅值電壓信號和小幅值電流信號，模數轉換器將小幅值電壓信號和小幅值電流信號轉換成數字量,并通過SPI總線送入數字信號處理器內，即得到電壓采樣信號和電流采樣信號；

（2）估計基波頻率：數字信號處理器利用準同步采樣算法對步驟（1）采樣的信號進行分析，估計電壓采樣信號基波頻率和電流采樣信號基波頻率；

（3）重構采樣信號的準同步采樣序列：利用步驟（2）中得到的基波頻率，采用牛頓插值法對電壓采樣信號和電流采樣信號進行插值重構，獲得被采樣信號的準同步采樣序列；

（4）基于FFT的頻譜分析：對步驟（3）插值重構得到的準同步采樣序列，截取一個信號周期，采用FFT進行頻譜分析，得到插值重構的電壓準同步采樣序列頻譜和電流準同步采樣序列頻譜；

（5）基波相角計算：根據步驟（4）得到的電壓準同步采樣序列頻譜和電流準同步采樣序列頻譜計算電壓基波相角和電流基波相角；

（6）介損角計算：根據步驟（5）得到的電壓基波相角和電流基波相角，計算得到介損角測量值。

2.根據權利要求1所述的基于時域準同步的介損角快速測量方法，其特征在于，所述步驟（2）中，準同步采樣算法為：設所采集的數字量為x(k)(k=0，1，…，JL)，其中J表示采樣信號基波整周期數，L表示單次迭代所用到的采樣點數，估計采樣信號的基波實部和虛部，具體計算公式為：

RXi1=2Σk=ik=L+iρkΣk=ik=L+iρkx(k)cos(2πkL);]]>

RX0J=1Σk=0k=LρkΣk=0k=LρkRXkJ-1;]]>

IXi1=2Σk=ik=L+iρkΣk=ik=L+iρkx(k)sin(2πkL);]]>

IX0J=1Σk=0k=LρkΣk=0k=LρkIXkJ-1;]]>

式中，RX和IX分別表示基波的實部和虛部，上標1表示第1次迭代積分運算，下標i表示上述迭代公式的子區間序號，且i=0，1，…，(J-1)L，長度為L的第i個子區間為[t₁+iT_s，t₁+(i+L)T_s]，T_s表示采樣周期；ρ_k(k=i，i+1，…，i+L)是由數值積分公式和L所確定的加權系數，對于復化梯形數值積分公式，ρ_i=ρ_i+L=0.5，ρ_i+1=ρ_i+2=…=ρ_i+L-1=1；

得到電壓采樣信號和電流采樣信號的基波實部和虛部后，則分別得到t₁時刻的相角θ₁以及t₂時刻相角θ₂，則得到電壓采樣信號基波頻率f_gu和電流采樣信號基波頻率f_gi，具體公式為：

fg=ω2π=Δθ2πΔt=θ2-θ12π(t2-t1);]]>

式中，f_g為基波估計頻率，ω為基波角頻率，Δθ為基波相角差，Δt為Δθ對應的時間差。