[發明專利]一元線性回歸測頻算法在直流充電機中的應用

在審

• 申請號: 201710706745.3
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107834678A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 劉韶華;辛凱;任貴卿;吳開強;劉飛飛
• 申請（專利權）人: 山東電工豪邁節能科技有限公司
• 主分類號: H02J7/04
• 分類號: H02J7/04
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙)32231
• 代理人: 黃杭飛

技術領域

本發明屬于直流充電機領域，具體涉及一元線性回歸測頻算法在直流充電機中的應用。

背景技術

目前市場的非車載式直流充電機均具有充電功率大效率高的特點，常見的一體式直流充電機功率從30kW～210kW不等，而直流快充站的充電機數量多功率大且集中，如果多臺充電機同時工作會造成電網負荷增加，會造成系統有功功率不足，結果導致發電機轉速下降，電網頻率降低；相反，如果電網負荷減小，則會造成系統有功功率過剩，結果導致發電機轉速上升，電網頻率增高。此時若想使電網頻率恢復為額定頻率運行，發電機原動機需要增加或減少輸入功率，即充電機具有根據電網頻率波特變動輸出功率的能力。

電網頻率作為重要性能參數，目前已有很多檢測方法，其中過零檢測法是一種簡單實用、應用非常廣泛的頻率測量方法。其原理為通過判斷正弦信號兩過零點的時間差來得到頻率。但是實際在應用中，由于信號含有諧波，受到環境噪聲干擾等原因，導致測得實際信號過零點附近波動，使得實際計算的頻率誤差偏大，限制了該方法的應用。

目前市場上多數直流充電機在頻率波動時均不會改變輸出功率，本發明的充電機在充電輸出時根據電網輸入頻率波動實時快速調整輸出功率，做到負載與發電實時平衡的趨勢。

發明內容

1、要解決的技術問題

為解決現有技術存在的上述缺陷，本發明提供一元線性回歸測頻算法在直流充電機中的應用的技術方案。

2、技術方案

本發明的目的主要通過以下的技術方案來實現。

一元線性回歸測頻算法在直流充電機中的應用，具體為：檢測信號過零點位置，將過零點附近的信號值進行一元線性回歸分析，得到該信號在時間軸坐標上的截距，作為該信號過零點時刻值，具體通過以下公式得出：

其中：t為被檢測信號、U_m為電壓、f為頻率、為相位

上述公式簡化為由兩部分疊加而成，即一部分由時間t的線性函數引起，記為agt；另一部分是由隨機因素引起的，記為ε，得出以下公式：

其中，參數a、b由信號的電壓、頻率、相位三者隨機變量的數學期望值決定；將模擬信號u(t)通過模數轉換采樣為離散數字信號，根據統計學中數據回歸分析的思想，將被檢信號零點附近的n個采樣值作為獨立觀察樣本(t_i,u_i)，i＝1,2,…,n，進行一元線性回歸分析，得到參數a、b的最佳估計值

其中，

且

當可得：

即為當前信號過零點的最佳估計過零時刻值。

以及，一體式直流充電機，通過上述一元線性回歸測頻算法獲取當前信號過零點的最佳估計過零時刻值，從而根據電網輸入源的頻率波動實時調整輸出功率。

3、有益效果：

與現有技術相比，本發明的一元線性回歸測頻算法在直流充電機中的應用的有益效果在于：

(1)應用一元線性回歸測頻方法避免了傳統過零點檢測方法受到電力系統諧波、噪聲與干擾等原因導致的濾波時間較長測量結果不穩定的現象，提高頻率計算精度；并且對實際信號的過零點位置準確性不敏感，簡化算法檢測過程；

(2)本發明設計的一體式直流充電機可根據電網輸入源的頻率波動而實時調整輸出功率，達到調整電網負載的效果，對發電與負載的穩定平衡有重要意義。

附圖說明

圖1為本發明的一體式直流充電機的結構框圖；

圖2為本發明的50Hz計算的頻率波形圖；

圖3為本發明的電流下降速率顯示圖。

具體實施方式

如圖1示出了本發明的一體式直流充電機的結構，其通過引入一元線性回歸測頻算法對直流充電機輸入源頻率進行測量。一元線性回歸測頻方法基于正弦信號在過零點附近可近似線性化的基本原理，在粗略檢測到信號過零位置后，將過零點附近的信號值進行一元線性回歸分析，得到該信號在時間軸坐標上的截距，即為該信號過零點時刻，一元線性回歸分析是對零點附近信號進行統計分析，同時分析結果又基于最小二乘法原理的信號統計分析方法，即它所計算出來的結果滿足誤差平方和最小關系。是一種新穎、實用、穩定、準確的新方法。

正弦信號零點線性化