i[2]、cufi[3]、cufi[4],…,cufN [1 ]、cufN[2]、cufN[3]、cufN[4],令n分别取值为1,2,…,N,循环执行式(12),获得正弦分量 预估值、余弦分量预估值;
[0124] S202、依据直流分量预估值<,利用式(13)获得直流分量校正值增量#,运用正 弦分量预估值、…、《4,余弦分量预估值cwf、令η分别取值为 1,2,···,Ν,循环执行式(14),
[0127] 获得正弦分量校正值增量、余弦分量校正值增量c# ;
[0128] S203、依据校正处理后获得的直流分量uo、直流分量校正值增量f〇[ 2 ]、f〇[ 3 ]、fo [4 ]、#,依据式(15)对直流分量UQ进行校正处理,获得直流分量校正值< ;
[0129] 依据正弦分量sui、su2、…、sun和正弦分量校正值增量sufi[2]、sufi[3]、sufi
[4] ,…,sufN[2]、sufN[3]、sufN[4]、邱/7,余弦分量CUl、CU2、…、CUN和余弦分量校正值增量 cufi[2]、cufi[3]、cufi[4],…,cufN[2]、cufN[3]、cufN[4]、令下标η分别取值为1, 2,…,Ν,循环执行式(16),先对正弦分量SUn、余弦分量CUn进行校正处理;分别获得正弦分量 校正值,余弦分量校正值;
[0132] S204、按照式(17)和(18),令步骤S203中的得到校正值为相应的直流分量、各交流 的正弦分量和余弦分量的值,即
[0135] S205、更新校正值增量,取i分别取值为2,3,4执行式(19)更新直流分量校正值增 量&[1]、&[2]、&[3];当1分别取值为2,3,4时,令下标11分别取值为1,2,一,1循环执行式 (20)更新正弦分量校正值增量sufi[l]、sufi[2]、sufi[3],···,sufN[l]、sufN[2]、sufN[3],以 及余弦分量校正值增量cufi[l]、cufi[2]、cufi[3],···,CUfN[l]、CUfN[2]、CUfN[3];
[0136] fo[i-l] = fo[i] (19)
[0138]按式(21)更新直流分量校正值增量fo[4],令下标n分别取值为1,2,···,Ν,循环执 行式(22)更新正弦分量校正值增量sufi[4]、suf2[4],···,sufN[4],余弦分量校正值增量 cufi[4]、cuM4],…,cuM4];
[0141] S206、输出数据:依据校正处理后的直流分量uo、谐波或间谐波正弦分量SU1、 SU2、…、SUN、谐波或间谐波余弦分量CUl、CU2、…、CUN的值,利用式(23 )将直流分量输出保存 至u〇[m]、令下标η分别取值为1,2,··_,N,循环执行式(24),将各交流成分的电压谐波或间谐 波正弦分量、电压谐波或间谐波余弦分量、估计幅值和相角依次输出保存至su n[m]、cun[m]、 dn[m]和9n[m];
[0144] 注:算法第一阶段后,m的值为4,这里m从5开始,每次输出保存后加1。
[0145] 在执行第一阶段和第二阶段的相关步骤时,依据预估-校正处理后的直流分量uo、 正弦分量SU1、SU2、…、SUN、余弦分量CU1、CU2、…、CUN,计算谐波或间谐波的估计幅值和相角。 为分析算法结果,将直流分量、正弦分量、余弦分量、谐波或间谐波的估计幅值和相角保存 到输出系列的第m个位置,然后把位置号m增加1。
[0146] 在循环控制步骤中,先把位置号k增加1,再依据位置号k和离散时间序列中数据的 组数K的值判断是否返回执行数据预估一校正处理步骤。若k < K,返回执行数据预估一校正 处理步骤;若k>K,表示离散时间序列中所有采样数据都已处理完毕,应该终止运行,结束 离线分析过程。
[0147] 实施例2
[0148] 图2为本发明实施例2的基于Adams算法的指定频率的谐波间谐波分析方法的流程 示意图,实施例2的基于A d a m s算法的指定频率的谐波间谐波分析方法为在线分析实施方 式,其特点是一边采样一边分析计算,即每采样一组数据,就进行一次分析计算。适用于需 要对被测信号的每个采样数据都进行实时分析处理的情况。
[0149] 实施例2的基于Adams算法的指定频率的谐波间谐波分析方法包括主程序和定时 中断服务程序步骤。
[0150] 图2所示的主程序包括初始化步骤和主循环步骤。在初始化步骤中,首先设定参数 T、N、fl、f2、···、fN、V的值,设定直流分量UQ、正弦分量SU1、SU2、…、SUN、余弦分量CU1、CU2、…、 CUN的初值;接着设定直流分量校正值增量XQ[ 1 ],正弦分量校正值增量Xl[ 1 ]、X2[ 1 ]、…、XN [1]、余弦分量校正值增量yi[l]、y2[l]、…、yN[l]的初值;设定当前要采集的数据的序号k为 1,设定当前预估-校正处理后的数据在输出序列中的位置号m为1;接着再设定定时器的定 时时间为T秒,T为满足香农采样定理要求的采样周期,并开启系统的定时中断。
[0151] 图2所示的定时中断服务步骤中,首先保存中断现场的各个寄存器的当前值;接着 按采样周期T对被测信号进行采样,获得采样数据us,如果采集的数据的序号k < 8,执行算 法第一阶段计算校正值增量数值并进行校正处理;如果k的值大于8执行算法第二阶段计算 预估值、校正值增量并进行校正处理;也就是算法第一阶段和算法第二阶段,执行除数据输 出(即第一阶段除S108,第二阶段除S206)外的所有步骤;再恢复中断现场的各个寄存器的 值;然后中断返回到主步骤执行。
[0152]主步骤循环读取中断返回时经校正处理的数据,执行数据计算和输出(即执行第 一阶段S108或第二阶段S206,这两步功能相同)、数据分析,以及关中断、程序结束等程序控 制功能。
[0153] 在线分析实施方式通过定时器循环产生定时中断事件,引起定时中断步骤循环执 行。
[0154] 由于本实施例2中涉及的算法第一阶段和算法第二阶段与上述实施例1的不同仅 在于分别除去了其中的数据输出步骤,而初始化步骤与上述实施例1相同,实施例1中对这 些参数的设置以及算法第一阶段和算法第二阶段所有步骤已经做出了清楚完整的说明,在 此不再赘述。
[0155]本发明的基于Adams算法的指定频率的谐波间谐波分析方法属于四阶方法,各个 迭代变量的稳态值与其实际值之间的误差,与采样周期T的四次方相关,因此采样周期越 小,分析精度越高。
[0156]由于计算机系统中数据是有限字长的,为避免校正处理过程中出现饱和,对直流 分量、各正、余弦交流分量也可进行限幅处理。
[0157] 上述实施例1、2给出了两种具体的实施方式。为了对本发明的技术特征、目的、效 果有更加清楚的理解,现以一个实际工程为例,做出更具体详细的说明。
[0158] 若被测信号表示为u(t) =Uo+UiSin(wit+ai)+U2Sin(W2t+a2)+...+UN Sin(WN t+aN), 且指定频率f 1、f 2、···、fN依次分别等于实际频率Wl、W2、…、WN,则经过上述方法分析之后,直 流分量UQ收敛到U〇,正弦电压分量SUn、余弦电压分量CUn分别收敛到UnSin (Wnt+an)、UnC〇S (Wnt+an),幅值dn和相角θη分别收敛到un和a n,其中下标η分别取值为1,2,…,N。
[0159] 接下来进一步结合实例说明本发明的基于Adams算法的指定频率的谐波间谐波分 析方法的有效性。
[0160] 例如:被测电压信号为11 = 11()+1]13;[11(?^+€[1)+1]23;[11(?^+€[2)+1]33;[11(?^+€[3),其中 三个交流频率Wi、w 2、W3数值分别等于10031、15031、20031,单位为弧度/秒,其余各个参数随时 间t的变化如下表1所示,其中31为圆周率。
[0161 ]表1被测信号各个参数随时间t变化
[0163] 为通过变化曲线说明本发明的基于Adams算法的指定频率的谐波间谐波分析方法 的功效,定义信号分量总跟踪误差erru为:
[0164] erru= | Uo-uo| + |Uisin(wit+ai)-sui | +1U2sin(W2t+a2)_su21 +1U3sin(W3t+a3)_su3
[0165] 定义幅值总跟踪误差em为:
[0166] errd= I Ui_di I + I U2-d21 +1 U3-d3
[0167] 定义相角总跟踪误差em为:
[0168] erre= I α!-θ! I + I (?2-θ21 +1 (?3-Θ3
[0169] 设采样周期T = 0.1毫秒,首先以T秒为采样周期,定时对被测信号进行同时采样, 采样被测信号8次,再以2T为采样周期,定时采样被测信号,获得采样数据形成离散时间序 列,再按照图1所示的离线分析实施方式,编写程序在计算机中仿真运行。设定N=3,指定频 率fl、f2、f3的值依次等于W1、W2、W3,设定直流电压分量UQ、正弦电压分量8111、8112、8113、余弦电 压分量CU1、CU2、CU3的初值均为0。
[0170] 设定直流分量校正值增量XQ[1]、正弦分量校正值增量11[1]、^[1]^3[1],余弦分 量校正值增量y 1 [ 1 ]、y2 [ 1 ]、y3 [ 1 ]的初值均为0。
[0171]图3用于说明本发明的指定频率的谐波间谐波分析方法的信号分解与跟随性能以 及参数V对信号分量收敛速度的影响,显示了本发明的指定频率的谐波间谐波分析方法的 信号分析性能,当信号分量跟踪总误差erru等于零时,说明直流分量与各个正弦分量都分 别收敛到其实际值,实现对被测信号的精确分析和准确跟随。
[0172] 图4用于说明本发明的指定频率的谐波间谐波分析方法的幅值跟随性能以及参数 v对幅值收敛速度的影响,显示了本发明的指定频率的谐波间谐波分析方法的幅值跟踪性 能,如果幅值跟踪总误差em等于零,说明所有分量的估计幅值都收敛到其实际值。
[0173] 图5用于说明本发明的指定频率的谐波间谐波分析方法的相角跟随性能以及参数 v对幅值收敛速度的影响,显示了本发明的指定频率的谐波间谐波分析方法的相角跟踪性 能,如果相角跟踪总误差erre等于零,说明所有分量的估计相角都收敛到其实际值。
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