[發明專利]一種正弦波低通濾波提取方法

有效

• 申請號: 201511020469.2
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105629064B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 李彬彬;胡浙東;李赟
• 申請（專利權）人: 浙江埃菲生能源科技有限公司
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 溫州高翔專利事務所 33205
• 代理人: 朱德寶

本發明公開了一種正弦波低通濾波提取方法，包括如下步驟：步驟一，采樣輸入信號，確定采樣周期t、提取目標角頻率ω及濾波系數m；步驟二，利用采用得到的周期t、目標角頻率ω及濾波系數m，建立離散狀態方程，并根據建立的離散狀態方程求得當前時刻的一對正交輸出信號Yα(n)和Yβ(n)；步驟三，根據求得的一對正交輸出信號Yα(n)和Yβ(n)得到諧波的幅值和相位，完成諧波的提取。本發明的正弦波低通濾波提取方法，通過步驟一、步驟二和步驟三的設置，就可以有效的提取出諧波，且計算簡單，計算量少，幅值衰減少。

技術領域

本發明涉及一種正弦波諧波提取方法，更具體的說是涉及一種正弦波低通濾波提取方法。

背景技術

隨著光伏、風電等新能源電力大規模入網，以及越來越多的非線性負載用電設備的使用，電網的諧波污染越來越嚴重。諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂。對于電力系統外部，諧波對通信設備和電子設備會產生嚴重干擾。所以，一方面光伏逆變器需要能夠適應于高諧波污染的電網環境，另一方面需要使光伏逆變器發送到電網的諧波盡可能地減小。

為了實現上述要求，首先要做的就是實現對基波和諧波的提取。傳統的低通濾波器對直流分量沒有相移，濾波效果好，但是對高頻交流分量相移大，幅值衰減嚴重。而采用傅里葉變換提取諧波的方法，計算復雜，計算量大，占用處理器內存。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種可以有效的提取諧波的正弦波低通濾波提取方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種正弦波低通濾波提取方法，包括如下步驟：

步驟一，采樣輸入信號，確定采樣周期t、目標角頻率ω及濾波系數m；

步驟二，利用采樣得到的周期t、目標角頻率ω及濾波系數m，建立離散狀態方程，并根據建立的離散狀態方程求得當前時刻的一對正交輸出信號Yα(n)和Yβ(n)；

步驟三，根據求得的一對正交輸出信號Yα(n)和Yβ(n)得到諧波的幅值和相位，完成諧波的提取。

作為本發明的進一步改進，所述步驟二建立的離散狀態方程如下：

式中：Yα(n)、Yβ(n)為一對正交輸出信號，對應輸入信號X(n)，Yα(n-1)、Yβ(n-1)為上一時刻的輸出，ω為目標角頻率，t為離散時間常量，m為濾波系數，取值為0～1之間的實數。

作為本發明的進一步改進，所述步驟二中的離散狀態方程采用旋轉公式和低通濾波器公式相融合而成。

作為本發明的進一步改進，所述旋轉公式如下：

式中：(α，β)為已知向量，(α′，β′)為已知向量(α，β)逆時針旋轉θ角度后得到的向量，在融合時將旋轉公式變形，改為：

變形后式中，ω為提取的目標信號角頻率，t為離散時間常量，α(n)、β(n)為一定時刻的向量，α(n-1)，β(n-1)為上一時刻的向量。

作為本發明的進一步改進，所述低通濾波器公式如下：

Y(n)＝(1-m)×Y(n-1)+m×X(n)

式中：Y(n)為一定時刻輸出信號，m為濾波系數，Y(n-1)為上一時刻輸出信號，X(n)為輸入信號。

作為本發明的進一步改進，所述旋轉公式由下列公式推導而出：