[發明專利]基于Adams算法的指定頻率的諧波間諧波分析方法

有效

• 申請號: 201510925009.8
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN105574331B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 董學平;李華;都海波
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G16Z99/00
• 分類號: G16Z99/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種基于Adams算法的指定頻率的諧波間諧波分析方法，其特征在于，設定交流分量個數N的值，各個交流分量的頻率數值為依次遞增且均不大于2π/T的正數f₁、f₂、...、f_N，采樣周期為T秒，算法包括兩個階段：

算法的第一階段，先以采樣周期T定時對被測信號進行采樣，所述被測信號為電壓或電流，采集所述被測信號的前8組采樣數據，運用Runge-Kutta方法獲得4組初始值；

算法的第二階段，按采樣周期2T對被測信號進行定時采樣，對得到的采樣數據運用Adams算法處理；

兩個階段均通過預估-校正算法直接獲得被測信號的直流分量，以及諧波或間諧波分量，然后依公式計算諧波或間諧波的估計幅值和相角；

該分析方法包含如下步驟：

S1、設定參數T、N、f₁、f₂、...、f_N、v的值，設定直流分量u₀，正弦分量su₁、su₂、...、su_N，余弦分量cu₁、cu₂、...、cu_N的初值；其中T是采樣數據的采樣周期，N是設定正弦、余弦分量的個數，f₁、f₂、...、f_N是各個交流分量的頻率數值，v的物理意義為通頻帶的帶寬，且f₁、f₂、...、f_N和v均為不大于2π/T的正數；

S2、設定直流分量校正值增量x₀[1]，設定正弦分量校正值增量x₁[1]、x₂[1]、...、x_N[1]，余弦分量校正值增量y₁[1]、y₂[1]...、y_N[1]的初值；

S3、置采樣周期為T，對所述被測信號的8個采樣時刻T，2T，...，8T的采樣數據us，依據采樣時刻值執行算法的第一階段；

S4、在8T時刻，置采樣周期為2T；

S5、獲取所述被測信號的采樣數據us，依次執行算法的第二階段；

S6、重復步驟S5，直至所有采樣數據處理完畢；

所述步驟S1中，設定頻率f₁、f₂、...、f_N的初值分別等于被測信號正弦分量的實際頻率，設定正弦分量su₁、su₂、...、su_N，余弦分量cu₁、cu₂、...、cu_N的初值均為0；

所述步驟S2中，設定直流分量校正值增量x₀[1]，設定正弦分量校正值增量x₁[1]、x₂[1]...、x_N[1]，余弦分量校正值增量y₁[1]、y₂[1]...、y_N[1]的初值均為0；

所述步驟S3中算法的第一階段，依據采樣時刻采取不同處理方案，其中，j為遞推變量，e為選擇變量；

(1)對采樣時刻T，3T，5T，7T，依次執行以下步驟：

S101、令j＝2，e＝1，利用式(1)獲得直流分量校正值增量x₀[2]，令下標n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(2)，獲得正弦分量校正值增量x_n[2]、余弦分量校正值增量y_n[2]；

S102、令j＝3，e＝1，利用式(1)獲得直流分量校正值增量x₀[3]，令下標n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(2)，獲得正弦分量校正值增量x_n[3]、余弦分量校正值增量y_n[3]；

(2)對采樣時刻2T，4T，6T，8T，依次執行以下步驟：

S103、令j＝4，e＝2，利用式(1)獲得直流分量校正值增量x₀[4]，令下標n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(2)，獲得正弦分量校正值增量x_n[4]、余弦分量校正值增量y_n[4]；

S104、依據式(3)對直流分量u₀進行校正處理，獲得直流分量校正值令下標n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(4)，分別對正弦分量su_n、余弦分量cu_n進行校正處理，分別獲得正弦分量、余弦分量的校正值

S105、按照式(5)和(6)，令步驟S104中的得到校正值為相應的直流分量、各交流的正弦分量和余弦分量的值，即

S106、依據校正處理后的直流分量u₀、正弦分量su₁、su₂、...、su_N、余弦分量cu₁、cu₂、...、cu_N，令j＝1，e＝0，利用式(1)更新直流分量校正值增量x₀[1]，令下標n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(2)，分別更新正弦分量校正值增量x_n[1]、余弦分量校正值增量y_n[1]；

S107、利用式(7)獲得存檔用直流分量校正值增量f₀[m]，令下標n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(8)，分別獲得存檔用正弦分量校正值增量suf_n[m]、余弦分量校正值增量cuf_n[m]；

f₀[m]＝x₀[1] (7)

其中，m從1開始，在前8個采樣周期時間內的采樣時刻2T，4T，6T，8T時分別獲得1組存檔用校正值增量數據，m的值依次加1，分別為1、2、3、4，共獲得4組校正值增量數據和8T時刻校正處理后獲得的直流分量u₀、正弦分量su₁、su₂、...、su_N、余弦分量cu₁、cu₂、...、cu_N的值作為算法第二階段的初始值；

S108、輸出數據：依據校正處理后的直流分量u₀、諧波或間諧波正弦分量su₁、su₂、...、su_N、諧波或間諧波余弦分量cu₁、cu₂、...、cu_N的值，利用式(9)將直流分量輸出保存至u₀[m]、令下標n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(10)，

u₀[m]＝u₀ (9)

將各交流成分的諧波或間諧波正弦分量、諧波或間諧波余弦分量、估計幅值和相角依次輸出保存至su_n[m]、cu_n[m]、d_n[m]和θ_n[m]；

所述步驟S5中算法的第二階段，從采樣時刻8T開始，以采樣周期2T采集所述被測信號，對采樣數據us，依次執行以下步驟：

S201、依據校正處理后獲得的直流分量u₀，直流分量校正值增量f₀[1]、f₀[2]、f₀[3]、f₀[4]，利用式(11)獲得直流分量預估值依據正弦分量su₁、su₂、...、su_N和正弦分量校正值增量suf₁[1]、suf₁[2]、suf₁[3]、suf₁[4]，...，suf_N[1]、suf_N[2]、suf_N[3]、suf_N[4]，余弦分量cu₁、cu₂、...、cu_N和余弦分量校正值增量cuf₁[1]、cuf₁[2]、cuf₁[3]、cuf₁[4]，...，cuf_N[1]、cuf_N[2]、cuf_N[3]、cuf_N[4]，令n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(12)，獲得正弦分量預估值余弦分量預估值

S202、依據直流分量預估值利用式(13)獲得直流分量校正值增量運用正弦分量預估值余弦分量預估值令n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(14)，

獲得正弦分量校正值增量余弦分量校正值增量

S203、依據校正處理后獲得的直流分量u₀、直流分量校正值增量f₀[2]、f₀[3]、f₀[4]、依據式(15)對直流分量u₀進行校正處理，獲得直流分量校正值

依據正弦分量su₁、su₂、...、su_N和正弦分量校正值增量suf₁[2]、suf₁[3]、suf₁[4]，...，suf_N[2]、suf_N[3]、suf_N[4]、余弦分量cu₁、cu₂、...、cu_N和余弦分量校正值增量cuf₁[2]、cuf₁[3]、cuf₁[4]，...，cuf_N[2]、cuf_N[3]、cuf_N[4]、令下標n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(16)，先對正弦分量su_n、余弦分量cu_n進行校正處理；分別獲得正弦分量校正值余弦分量校正值

S204、按照式(17)和(18)，令步驟S203中的得到校正值為相應的直流分量、各交流的正弦分量和余弦分量的值，即

S205、更新校正值增量，取i分別取值為2，3，4執行式(19)更新直流分量校正值增量f₀[1]、f₀[2]、f₀[3]；當i分別取值為2，3，4時，令下標n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(20)更新正弦分量校正值增量suf₁[1]、suf₁[2]、suf₁[3]，...，suf_N[1]、suf_N[2]、suf_N[3]，以及余弦分量校正值增量cuf₁[1]、cuf₁[2]、cuf₁[3]，...，cuf_N[1]、cuf_N[2]、cuf_N[3]；

f₀[i-1]＝f₀[i] (19)

按式(21)更新直流分量校正值增量f₀[4]，令下標n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(22)更新正弦分量校正值增量suf₁[4]、suf₂[4]，...，suf_N[4]，余弦分量校正值增量cuf₁[4]、cuf₂[4]，...，cuf_N[4]；

S206、輸出數據：依據校正處理后的直流分量u₀、諧波或間諧波正弦分量su₁、su₂、...、su_N、諧波或間諧波余弦分量cu₁、cu₂、...、cu_N的值，利用式(23)將直流分量輸出保存至u₀[m]、令下標n分別取值為1，2，...，N，循環執行式(24)，將各交流成分的電壓諧波或間諧波正弦分量、電壓諧波或間諧波余弦分量、估計幅值和相角依次輸出保存至su_n[m]、cu_n[m]、d_n[m]和θ_n[m]；

u₀[m]＝u₀ (23)

算法第一階段后，m的值為4，此處m從5開始，每次輸出保存后加1。

2.根據權利要求1所述的一種基于Adams算法的指定頻率的諧波間諧波分析方法，其特征在于：在算法第一階段和第二階段中，采取讀取離線數據，或者通過中斷方式讀取實時數據來獲取采樣數據。