[發(fā)明專利]一種適用于艦船電力系統(tǒng)的諧波和間諧波分離檢測方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410369465.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN104155520B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建勛;李紅剛;陶襄樊;劉宏;彭亮;董梁;施衛(wèi)華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號(hào): G01R23/167
• 分類號(hào): G01R23/167
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,李愛英

1.一種艦船電力系統(tǒng)的諧波和間諧波分離檢測方法，其特征在于，包括以下檢測步驟：

第一步：對(duì)艦船電網(wǎng)電壓或電流信號(hào)進(jìn)行采樣；

第二步：對(duì)第一步中的采樣信號(hào)進(jìn)行均值濾波分離直流分量，并得到只含交流分量的信號(hào)；

第三步：根據(jù)已知的交流分量基波頻率對(duì)第二步中得到的只含交流分量的信號(hào)進(jìn)行窄帶帶通濾波得到只含基頻分量的信號(hào)；

第四步：對(duì)第三步中得到的只含基頻分量的信號(hào)采用頻率跟蹤算法計(jì)算實(shí)時(shí)的基波頻率；所述頻率跟蹤算法的原理為：

假若一電壓信號(hào)可表示為：

式中：T_s為采樣時(shí)間間隔，k為采樣點(diǎn)的序號(hào),ω₀為額定基波角頻率，ω_d為基波角頻率偏移量，A為基波幅值，為基波相位,N為采樣點(diǎn)數(shù)；

基于傅里葉變換可將該電壓信號(hào)變換為兩個(gè)正交分量，即：

$\begin{array}{c}{U}_s\left({\mathrm{kT}}_s\right)=T_s\underset{l=k-N_0+1}{\overset{k}{\Σ}}u\left({\mathrm{lT}}_s\right)\sin \left({\mathrm{l\ω}}_0{T}_s\right)\\ U_c\left({\mathrm{kT}}_s\right)=T_s\underset{l=k-N_0+1}{\overset{k}{\Σ}}u\left({\mathrm{lT}}_s\right)\cos \left({\mathrm{l\ω}}_0{T}_s\right)\end{array}---\left(2\right)$

式中：N₀＝f_s/f₀為額定基波頻率下的每周期采樣點(diǎn)數(shù)，k為整數(shù)，從N₀開始取值；

通過三角函數(shù)變換可將上式化簡為：

T₀為基波周期,式(3)和式(4)中的第一項(xiàng)均為與角頻率偏移量相關(guān)的分量，第二項(xiàng)均為高頻分量且幅值衰減了sin(ω_dT₀/2)/(2ω₀+ω_d)倍，若將式(3)和式(4)所示信號(hào)通過低通濾波器，將得到只含第一項(xiàng)分量的信號(hào)，即：

上述分量滿足下式的差分關(guān)系：

$\frac{\∂L_c\left(t\right)}{\∂t}{L}_s\left(t\right)-\frac{\∂L_s\left(t\right)}{\∂t}{L}_c\left(t\right){|}_{t={\mathrm{kT}}_s}={\mathrm{\ω}}_d\left(L_s^2\right(t)+L_c^2(t\left)\right){|}_{t={\mathrm{kT}}_s}---\left(6\right)$

基于上式可得到ω_d的瞬時(shí)表達(dá)式：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_d\left({\mathrm{kT}}_s\right)=\frac{L_s\left(t\right)\·\∂L_c\left(t\right)/\∂t-L_c\left(t\right)\·\∂L_s\left(t\right)/\∂t}{L_s^2\left(t\right)+L_c^2\left(t\right)}{|}_{t={\mathrm{kT}}_s}\\ =\frac{L_c\left({\mathrm{kT}}_s\right)\·L_s\left(\right(k-1\left)T_s\right))-L_s\left({\mathrm{kT}}_s\right)\·L_c\left(\right(k-1\left)T_s\right))}{T_s\left(L_s^2\right(kT)+L_c^2(kT\left)\right)}\end{array}---\left(7\right)$

傅里葉變換采用遞推的形式來計(jì)算，即

$\begin{array}{c}{U}_s\left({\mathrm{kT}}_s\right)=U_s\left(\right(k-1\left)T_s\right)+T_{s}u\left({\mathrm{kT}}_s\right)\sin \left({\mathrm{k\ω}}_0{T}_s\right)\\ -T_{s}u\left(\right(k-N_0\left)T_s\right)\sin \left(\right(k-N_0\left){\mathrm{\ω}}_0{T}_s\right)\\ U_c\left({\mathrm{kT}}_s\right)=U_c\left(\right(k-1\left)T_s\right)+T_{s}u\left({\mathrm{kT}}_s\right)\cos \left({\mathrm{k\ω}}_0{T}_s\right)\\ -T_{s}u\left(\right(k-N_0\left)T_s\right)\cos \left(\right(k-N_0\left){\mathrm{\ω}}_0{T}_s\right)\end{array}---\left(8\right)$

k為整數(shù)，從N₀開始取值，由式(7)得到實(shí)時(shí)的基波角頻率偏移量ω_d后，即可計(jì)算得到實(shí)時(shí)的基波角頻率ω₀+ω_d；

第五步：根據(jù)第四步中的基波頻率由并行的子陷波結(jié)構(gòu)從只含交流分量的信號(hào)中提取基波和各次諧波分量，利用最小二乘法計(jì)算基波和各次諧波的幅值和相位，即采用基波和諧波提取算法；

第六步：將第五步中得到的基波和諧波分量從只含交流分量的信號(hào)中去除，得到只含間諧波分量的信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行參數(shù)譜估計(jì)得到間諧波頻率，利用最小二乘法計(jì)算各間諧波的幅值和相位，即采用間諧波檢測算法。