[發明專利]一種頻率自適應的采樣方法

有效

• 申請號: 202010618052.0
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111896802B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 何翔;王一丁;周潔琳;劉敏;陳鐳
• 申請（專利權）人: 成都四威功率電子科技有限公司
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02;G01R23/16
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

本發明公開了一種頻率自適應的采樣方法，主要解決現有頻率采樣方法中系統頻率發生變化時導致采樣點數量發生變化從而導致頻譜泄露，DFT迭代產生誤差，影響諧波檢測效果的問題。本發明以DSP作為核心控制器，通過預留的PWM通道配置好固定的采樣頻率，確定采樣觸發信號，實現固定頻率的采樣。在每次采樣完成后進入中斷，通過對采樣電流預處理，再進行迭代運算的方式減小同步誤差，提升諧波電流的檢測精度，完成DFT迭代運算。因此，本發明具有很高的使用價值與推廣價值。

技術領域

本發明涉及頻率采樣技術領域，具體地說，是涉及一種頻率自適應的采樣方法。

背景技術

近年來，在開關電源研究領域，數字化、小型化、高頻化是三個主要的發展方向。由于數字電源提供了智能化的適應性與靈活性，并且可以將模擬電路中難以實現的各種控制方式應用電源控制中。由此可見數字電源將成為主流發展方向。在數字控制中，控制算法可以通過仿真模型進行驗證，但能否有效的應用在實例中的關鍵點在于能否精確采樣，準確的采樣可以保證控制算法中用到的控制量信息，因此在硬件電路中存在各種干擾的情況下，解決采樣問題是至關重要的。

在有源電力濾波器的設計中，我們需要對負載電流進行采樣，通過DFT變換求解出基波分量或指定頻率的諧波分量，然后進行針對性的補償。但在實際應用的電力系統中，系統的頻率不可能恒定在50Hz，往往會有比較緩慢的、較小的波動，針對這種頻率上的波動，極容易造成采樣不同步，產生頻譜泄露，在傅里葉變換和迭代中產生誤差，影響最終的補償電流結果，不能實現很好的補償。

但是，現有方法在系統頻率為50Hz的情況下，每個工頻周期內的采樣點數量是固定的，通過迭代可以準確求解出諧波電流分量。但如果系統頻率發生變化，每個工頻周期內的采樣點數量也發生了變化，這樣就會導致頻譜泄露，DFT迭代產生誤差，影響諧波檢測的效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種頻率自適應的采樣方法，主要解決現有頻率采樣方法中系統頻率發生變化時導致采樣點數量發生變化從而導致頻譜泄露，DFT迭代產生誤差，影響諧波檢測效果的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種頻率自適應的采樣方法，包括如下步驟：

(S1)以DSP作為核心控制器，通過預留的PWM通道配置好固定的采樣頻率，確定采樣觸發信號，實現固定頻率的采樣；

(S2)在每次采樣完成后進入中斷，進行DFT迭代運算；

(S3)DFT迭代運算初始化，判斷當前采樣計數值與DFT迭代窗口內采樣點數的關系；當當前采樣計數值與DFT迭代窗口內采樣點數相等時，則周期開始判斷完成，將當前采樣計數值置0后進入步驟(S4)；如果當前采樣計數值與DFT迭代窗口內采樣點數不相等則直接進入步驟(S4)；

(S4)獲取新的采樣值，并將該采樣得到的負載電流信號進行采樣數據轉化；

(S5)利用轉化后的采樣數據計算諧波，并保存結果；

(S6)一次采樣完成后，通過滑動循環指針使采樣計數值自加1，然后進入步驟(S3)，進行下一次周期信號開始判斷；

其中，在步驟(S4)中，采樣數據轉化的轉化公式為：

其中，s(n)為當前采樣信號，x(n)為轉化后的信號，迭代的窗口寬度為N。

進一步地，所述轉化公式的獲取步驟如下：

(a)以Ts為采樣周期對一個周期為T的連續信號s(t)進行采樣，讓信號s(t)經過寬度為HT的窗口，該窗口作為采樣需要進行迭代運算的量的窗口，在寬度為N的窗口中得到一個N點的實際采樣點的離散時間序列S{n}，其中：