专利名称：归一化主从式谐波与间谐波实时分析方法
技术领域：
本发明属于谐波与间谐波分析技术领域，具体涉及一种采用一个主处理器与多个从处理器，把电压或电流信号实时分解为直流分量与频率未知的多个谐波或间谐波分量，并获得每个谐波或间谐波分量的正交分量和幅值的分析方法。
背景技术：
在电气或电子工程中，经常需要把电压或电流信号实时分解为直流分量与频率未知的多个谐波或间谐波分量，并计算直流分量数值以及各个谐波或间谐波分量的幅值。为此，现有技术中提出了几种分析方法，虽获得较好效果，但还存在一些不足，例如基于傅里叶变换的分析方法，不能在频率未知条件下分析谐波与间谐波及直流分 量;基于微分方程形式的针对连续时间信号的分析方法，不能直接应用于计算机系统中；采用无限冲激响应(IIR)算法的分析方法，每次迭代的运行时间可能不相等，难以确定定时采样周期的数值。采用单处理器的分析方法，随着谐波或间谐波分量个数的增加，运行时间明显加长，分析性能显著下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种算法结构相对简单、运算量相对小、运行时间相对短的谐波与间谐波实时分析方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种归一化主从式谐波与间谐波实时分析方法，采用一个主处理器与N个从处理器执行；其中，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测信号进行采样和量化并获得采样数据，并利用迭代方法获得直流分量x。；在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定NX 2K个频率的数值为依次递增且均不大于2 /T的正数en、e12、…、e1(2K)、e21、…、eN(2K)，利用迭代方法获得nxk个谐波或间谐波分量Xll、x12、…、x1K、x21、…、xNK，NXK个正父分里Zn、z12、…、z1K、z21、…、zNK和NXK个估计频率W11、W12>…、W1K> 21、...、WNK，并计算NXK个谐波或间谐波的估计幅值an、a12、...、
^iK、已21、…、已服。作为优选，针对每个采样数据u[s]，选择下述第一处理方案和第二处理方案中的一种执行，连续两次采样分别执行不同的处理方案；其中0< y〈2Ji/T，0〈Y〈106，正数e不大于量化误差，从处理器序号n分别取值为1，2，. . .，N ;第一处理方案依次包括以下步骤SlOl :主处理器按式(I)计算直流分量增量Iitl [2]的值，并发送该值到全部从处理器；
权利要求
1.一种归一化主从式谐波与间谐波实时分析方法，其特征在于，采用一个主处理器与N个从处理器执行；其中，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测信号进行采样和量化并获得采样数据，并利用迭代方法获得直流分量Xtl ;在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定NX2K个频率的数值为依次递增且均不大于2 /T的正数P n、P 12、…、^ 1(2K)、^ 21、…、& N(ao，利用迭代方法获得NXK个谐波或间谐波分量xn、x12、…、x1K、x21、…、Xm,NXK个正父分里 Z11、Z12、…、Z1K、Z21、...、Znk 和 NXK 个估计频率 O 11、O 12、...、O IK、O 21、* * * > ^ NK7并计算NXK个谐波或间谐波的估计幅值an、a12、…、a1K、a21、 、&『
2.根据权利要求1所述的归一化主从式谐波与间谐波实时分析方法，其特征在于，针对每个采样数据u [s]，选择下述第一处理方案和第二处理方案中的一种执行，连续两次采样分别执行不同的处理方案；其中O < 11〈231/1'，0〈￥〈106，正数e不大于量化误差，从处理器序号n分别取值为1，2,…，N ; 第一处理方案依次包括以下步骤 S101:主处理器按式(I)计算直流分量增量Iitl [2]的值，并发送该值到全部从处理器；
3.根据权利要求2所述的归一化主从式谐波与间谐波实时分析方法，其特征在于，具体包括以下步骤 .51:参数设定 主处理器设定采样周期T、正数y、从处理器个数N的值， 第n个从处理器设定采样周期T、正数Y和e、正整数K以及2K个递增的频率值3nl、3 n2、、3 n(2K); .52:变量初始化主处理器设定直流分量Xq、直流分量增量hQ[I]以及中间变量djlhdjl]、…、dN[l]的初值，设定标志字初值为执行第一处理方案，依据采样周期T设置定时间隔并开始定时，第n个从处理器设定谐波或间谐波分量Xnl、Xn2>…、Xbk,正交分量Znl、Zf…、Zhk,估计频率《nl、COn2,…、COhk，谐波或间谐波分量增量tUlhhjl]、…、Il1Jl],正交分量增量 gnl[l]、gn2[l]、…、gnK[l]和估计频率增量'I [ I ]、Wn2 [ I ]、***> ^[1]的初值； 53:实时分析 在定时采样时刻，主处理器获得采样数据u[s]后，依据标志字的值，执行第一处理方案或者执行第二处理方案，获得直流分量Xtl的值，然后修改标志字的值为对应另一种处理方案， 从处理器在主处理器的控制下，对应地执行第一处理方案或者第二处理方案规定的操作，第n个从处理器获得各个谐波或间谐波分量Xnl、Xn2、…、Xhk,正交分量Znl、Zn2、…、Zhk,估计频率《nl、《 2、…、《nx和估计幅值anl、an2、…、a#的值； 54:循环执行 当采样周期T定时时间到，返回步骤S3循环执行。
全文摘要
本发明公开了一种归一化主从式谐波与间谐波实时分析方法，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测信号进行采样和量化并获得采样数据，并利用迭代方法获得直流分量x0；在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定N×2K个频率的数值为依次递增且均不大于2π/T的正数β11、β12、…、β1(2K)、β21、…、βN(2K)，利用迭代方法获得N×K个谐波或间谐波分量x11、x12、…、x1K、x21、…、xNK，N×K个正交分量z11、z12、…、z1K、z21、…、zNK和N×K个估计频率ω11、ω12、…、ω1K、ω21、…、ωNK，并计算N×K个谐波或间谐波的估计幅值a11、a12、…、a1K、a21、…、aNK。本发明的谐波与间谐波实时分析方法的算法结构相对简单、运算量相对小、运行时间相对短。
文档编号G01R23/16GK103018557SQ201210504630
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者储昭碧, 冯小英, 丁明 申请人:合肥工业大学