基于改进fft的闪变值计算方法及逆变器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及电压闪变值计算方法及逆变器。发明解决的技术问题是提供一种基于改进FFT的闪变值计算方法及逆变器，实现高精度闪变值计算。解决该问题的技术方案：1、对各相电压信号采样，获得电压采样序列；2、以每半周波采样长度H计算一次电压均方根值，得到一组电压均方根值序列；3、计算电压均方根值序列的平均值，用各电压均方根值减去平均值，得到一组新的电压均方根值数列；4、对新的电压均方根值数列加窗，FFT变换，通过双谱线插值运算进行幅频校正；5、对电压波动和波动频率离散点进行曲线拟合；6、据计算瞬时闪变值P；7、重复步骤S1-S6，计算十分钟内各瞬时闪变值P，据计算短时间闪变值Pst。发明用于电力【技术领域】。
【专利说明】基于改进FFT的闪变值计算方法及逆变器
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理【技术领域】，特别是一种基于改进FFT的闪变值计算方法及逆变器，主要适用于电力【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着电网中非线性和冲击性负荷的增加，电压波动现象也越来越严重,给工业生产和社会生活造成了严重的影响。电压波动是电压均方根值一系列相对快速或是连续改变的现象。电压闪变是衡量电压波动危害程度的评价指标，是电压波动引起的有害结果，是人眼对白炽灯照度波动的敏感反应。因此对电压波动和闪变进行实时监测，即准确测量电压闪变指标一瞬时闪变值P、短时间闪变值Pst和长时间闪变值plt，为电压波动和闪变的抑制与治理提供依据，意义重大。
[0003]近年来，闪变值的计算方法已经成为国际学术界和工程界研究的的热门课题，先后有申请号为201110124225.4的“一种测量电网电压闪变的方法”，申请号为201210363581.6的“一种闪变实时计算方法”，专利号为201320070102.1的“一种基于能量算子和频谱校正的电压波动与闪变检测装置”等公开与授权，这些专利或是专利文献能实现对电网电压闪变值的计算，但这些已有的专利或是专利文献或是只计算瞬时闪变值，或是采用IEC标准电压波动和波动频率离散点进行插值，但没有解决电压波动和波动电压频率随机性对应问题，或是采用FFT的方法但是没有解决FFT所带来的频谱泄露和栅栏效应问题，而一般电压波动和波动频率具有多样性和随机性，因此难以实现高精度的闪变测量与分析。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:针对上述存在的问题提供一种基于改进FFT的闪变值计算方法及逆变器，以克服现有技术闪变计算量大、无法准确获得电压闪变信号的频谱分量和波动幅值问题，以及无法实现高精度的闪变测量与分析问题。
[0005]本发明的另一个目的是:提供一种能够实现高精度闪变值测量的逆变器。
[0006]本发明所采用的技术方案是:基于改进FFT的闪变值计算方法，其特征在于包括以下步骤:
[0007]S1、三相电压经信号调理后，由Α/D转换器完成对各相电压信号的滑块采样，获得电压采样序列u (i)；
[0008]S2、以每半周波采样长度H计算一次电压均方根值，得到一段时间内的一组电压均方根值序列Ur (N)，N为电压均方根值个数；
[0009]S3、计算Ur(N)序列的平均值U，并用各电压均方根值减去平均值U，得到一组新的电压均方根值数列Umis(N)；
[0010]S4、对新的电压均方根值数列Urnis(N)加窗，并进行FFT变换，得到各采样点的幅频特性Uf (k)，然后通过双谱线插值运算进行频率幅值校正，得到修正后的幅值U’f (k)；[0011]S5、对IEC标准中电压波动和波动频率离散点进行曲线拟合，使电压波动和波动电压频率的对应具有连续性，得到瞬时闪变值P为I时电压波动值和波动频率的函数关系;
[0012]S6、根据公式
【权利要求】
1.一种基于改进FFT的闪变值计算方法，其特征在于包括以下步骤: S1、三相电压经信号调理后，由Α/D转换器完成对各相电压信号的滑块采样，获得电压采样序列u (i)； S2、以每半周波采样长度H计算一次电压均方根值，得到一段时间内的一组电压均方根值序列Ur (N)，N为电压均方根值个数； S3、计算UJN)序列的平均值U，并用各电压均方根值减去平均值U，得到一组新的电压均方根值数列Urnis (N)； S4、对新的电压均方根值数列Urms(N)加窗，并进行FFT变换，得到各采样点的幅频特性Uf (k)，然后通过双谱线插值运算进行频率幅值校正，得到修正后的幅值U’ f (k)； S5、对IEC标准中电压波动和波动频率离散点进行曲线拟合，使电压波动和波动电压频率的对应具有连续性，得到瞬时闪变值P为I时电压波动值和波动频率的函数关系； S6、根据公式
2.根据权利要求1所述的基于改进FFT的闪变值计算方法，其特征在于:所述闪变值计算方法还包括步骤S8，由测量时间段内的测得的各短时间闪变值Pstk，计算长时间闪变值，
3.根据权利要求1所述的基于改进FFT的闪变值计算方法，其特征在于:所述步骤S4中，对新的电压均方根值数列Umis(N)加Hanning窗，得到
Xw (i) = UrmJi) wR ⑴
式中，wR (i) = 0.5-0.5.cos (2 n i/N) (N = O, I,…,i_l)为 Hanning 窗。
4.根据权利要求1所述的基于改进FFT的闪变值计算方法，其特征在于:所述步骤S4中，采样点的幅值计算公式为
A = W1.(yi+y2).(2.3562+1.1554.α 2+0.3261.α 4+0.0789.α 6) 式中，α = k0-kr0.5，α取值范围为[-0.5,0.5], ^和k2分别为峰值点1?附近幅值最大谱线和次最大谱线，其中，k1 ≤ k0 ≤ k2 (^=^+1),^和k2这2条谱线的幅值分别为Y1和Y2 °
5.根据权利要求1所述的基于改进FFT的闪变值计算方法，其特征在于:所述步骤S5中，瞬时闪变值P为I时电压波动值和波动频率的函数关系为
6.一种采用权利要求1-5任意一项所述方法进行闪变值计算的逆变器，其特征在于:它包括太阳能电池组件(I)、启动和停机监测模块(2 )、电压电流采样模块A (3 )、MPPT控制模块(4)、数字控制单元(5)、逆变转换器(6)、滤波模块(7)、断路器(8)、电压电流采样模块B (9)，以及数字信号处理和控制单元(10)，其中， 启动和停机监测模块(2)，用于监测太阳能电池组件(I)的启停状态，并将状态信息输送至数字控制单元(5); 电压电流采样模块A (3)，用于获取太阳能电池组件(I)输出的电压电流信号，并将其输送至数字控制单元(5);数字控制单元(5 )，一方面接收启动和停机监测模块(2 )输送的太阳能电池组件(I)启停状态，另一方面根据电压电流采样模块A (3)输送的电压电流信号获取太阳能电池组件(I)的输出功率，综合太阳能电池组件(I)的启停状态和输出功率，输出控制信号至MPPT控制丰旲块(4);MPPT控制模块(4)，根据数字控制单元(5)发送过来的控制信号，使得太阳能电池组件(I)工作在其最大功率点； 逆变转换器(6 )，用于将太阳能电池组件(I)输出的直流电转换成交流电； 滤波模块(7)，与逆变转换器(6)输出端相连，用于将输出的交流电压转换成纯净的工频正弦波； 断路器(8)，输入端与滤波模块(7)输出端相连，输出端与三相电力线相连，控制信号输入端与数字信号处理和控制单元(10)相连，根据控制信号输入端的控制信号控制其通断，实现逆变转换器(6)与三相电力线的通断； 电压电流采样模块B (9 )，用于对前述工频正弦波进行采样，并将其传输至数字信号处理和控制单元(10)； 数字信号处理和控制单元(10)，通过串口与数字控制单元(5)相连，通过I/O 口与断路器(8)相连，一方面输出控制信号至逆变转换器(6)控制其进行逆变，另一方面接收电压电流采样模块B (9)传输过来的采样信号，并对其进行电压闪变值计算，然后根据计算结果输出控制信号至断路器(8)控制其通断。
7.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于:所述逆变器还包括与数字信号处理和控制单元(10)相连的通信模块(11)和人机交互模块(12)。
8.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于:所述数字控制单元(5)和数字信号处理和控制单元(10)均采用型号为TMS320LF2407的数字信号处理器。
【文档编号】G01R23/16GK103926456SQ201410142982
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】周良璋, 范有, 周希平, 张向程, 郑有波, 舒元康, 董良, 叶帮武, 沈微强, 郝涛, 涂海宁, 张晓锋, 侯培明 申请人:宁波恒力达科技有限公司