CN102809688A - 一种基于迭代傅里叶变换计算三相电压实时相位的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于迭代傅里叶变换计算三相电压实时相位的方法,属于电力供电系统,包括步骤一:采样A、B、C三相电压信号;步骤二:利用迭代傅里叶变换获得三相基波电压幅值和三相初始相位;步骤三:设置A、B、C三相基波电压的理论初始相位,计算三相电压初始相位与三相相基波电压理论初始相位之差;步骤四:获得A、B、C三相电压基波的实时相位;步骤五:将三相电压实时相位限制在区间内;步骤六:返回步骤一,重新采样进行下一个时刻的三相电压相位计算。本发明提出的三相电压实时相位的方法能够根据三相电压基波成分分析获得三相电压实时相位,较过零检测获得的相位更加精确与快速,更加适合电力电子领域的实时性要求。
Description
技术领域
本发明属于电力供电系统,涉及电力供电系统中动态无功补偿装置设计,具体为一种基于迭代傅里叶变换计算三相电压实时相位的方法。
背景技术
在钢铁、冶金等工业电力系统中,由于负荷的快速变动而需要对系统进行动态无功补偿,此时需要检测三相电压相位以进行同步的相控调整。常规的锁相环技术采用过零检测方法判断信号的相位,对于电压谐波较大的情况容易产生误判和调整时间过长等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提出一种迭代傅里叶变换的计算三相电压实时相位的方法,该方法能够根据三相电压基波成分分析获得三相电压实时相位,较过零检测获得的相位更加精确与快速,更加适合电力电子领域的实时性要求。
本发明提出一种迭代傅里叶变换的计算三相电压实时相位的方法,包括以下几个步骤:
步骤一:采样A、B、C三相电压信号ua(k)、ub(k)、uc(k),其中a、b、c分别表示A、B、C三相,u表示电压,k为采样序号,令采样频率为fs。
步骤五:将A、B、C三相电压实时相位限制在[0 2π]区间内,具体方法为:若A相电压基波实时相位超出[0 2π]区间,则令则令若B相电压基波实时相位超出[0 2π]区间,则令则令若C相电压基波实时相位超出[0 2π]区间,若则令则令最终始终保持A、B、C三相电压实时相位处于在[0 2π]区间内。
步骤六:跳转执行步骤一,重新采样三相电压数据,进行下一个时刻的三相电压相位计算。
本发明的优点在于:
1、本发明提出一种迭代傅里叶变换的计算三相电压实时相位的方法,无需检测电压过零点即可利用采样数据进行分析以获得电压实时相位;
2、本发明提出一种迭代傅里叶变换的计算三相电压实时相位的方法,可以从任意时刻对电压进行采样以获得实时相位。
3、本发明提出一种迭代傅里叶变换的计算三相电压实时相位的方法,在每次采样间隔只需要进行一次加法、减法、反正弦运算即可获得实时相位,较传统的傅里叶变换具有更快的计算速度。
4、本发明提出一种迭代傅里叶变换的计算三相电压实时相位的方法,以三相电压各自初始相位为基准参考,能够实时调整各相电压实时相位,在电压相位波动时也能够获得准确的实时相位。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于迭代傅里叶变换计算三相电压实时相位的方法流程图;
图2为实施例1中三相电压实测采样曲线;
图3为实施例1中频率f=50赫兹的单位余弦、正弦函数一个周期中的采样值;
图4为实施例1中本发明计算得到的A相电压第一个采样周期实时相位与电压归一化曲线;
图5为实施例1中本发明计算得到的A相电压前2个采样周期实时相位与电压归一化曲线;
图6为实施例1中基于传统锁相环技术获得的A相电压前6个采样周期实时相位与电压归一化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提出一种迭代傅里叶变换计算三相电压实时相位的方法,如图1所示,具体包括以下几个步骤:
步骤一:采样A、B、C三相电压信号ua(k)、ub(k)、uc(k),其中a、b、c分别表示A、B、C三相,u表示电压,k为采样序号,令采样频率为fs;
步骤二:针对采样获得的A、B、C三相电压信号ua(k)、ub(k)、uc(k),利用迭代傅里叶变换获得A、B、C三相基波电压幅值Ua、Ub、Uc和A、B、C三相初始相位其中U表示电压幅值,表示相位,a、b、c分别表示A、B、C三相。
由于A、B、C三相基波电压幅值和初始相位的计算方法完全相同,以A相基波电压幅值和初始相位的计算为例说明A、B、C三相基波电压幅值、初始相位计算方法。ua(k)为A相电压采样值,k为采样序号,fs为采样频率,f1为基波频率,基波角速度w为w=2πf1,则一个周期采样点数N为N=fs/f1;
当采样序号k满足0<k≤N时,基波电压正弦幅值a1(k)和基波电压余弦幅值b1(k)的计算公式为:
其中采样周期Ts为Ts=1/fs,基波电压正弦幅值和基波电压余弦幅值的初始值a1(0)=b1(0)=0;
当采样序号k满足k>N时,基波电压正弦幅值a1(k)和基波电压余弦幅值b1(k)计算公式为:
根据以上公式,获得基波电压正弦幅值a1(k)和基波电压余弦幅值b1(k),则A相基波电压幅值Ua为
同理,得到B相、C相基波电压幅值、初始相位。
步骤五:将A、B、C三相电压实时相位限制在[0 2π]区间内,具体方法为:若A相电压基波实时相位超出[0 2π]区间,即若则令若则令同理,B、C相电压采用同样方法处理,若B相电压基波实时相位超出[0 2π]区间,即若则令若则令若C相电压基波实时相位超出[0 2π]区间,即若则令若则令最终始终保持A、B、C三相电压实时相位处于在[0 2π]区间内。
步骤六:跳转执行步骤一,重新采样三相电压数据,进行下一个时刻的三相电压相位计算。
本发明与传统的计算三相电压实时相位的不同点在于,本发明通过实时计算每一时刻的三相电压实时相位,计算方法更为准确,具有更快的锁相速度,避免了传统方法中通过傅里叶变化进行整周期采样计算相位的延迟性。同时本发明将A、B、C三相基波电压的理论初始相位分别设置为 以作为相位原点,将利用傅里叶变换得到的三相电压初始相位与相位原点即理论初始相位之间的相位差用以调整三相电压实时相位,最终能够获得准确的三相电压实时相位。该三相电压实时相位的获取方法快速准确。
实施例1:
本实施例提供某钢厂6.5kV母线上接有一负荷系统,根据本发明提出的一种迭代傅里叶变换的计算三相电压实时相位的方法,获得获得三相电压实时相位,具体为:
步骤一:采样A、B、C三相电压信号ua(k)、ub(k)、uc(k),设采样频率fs=100Hz,采样周期Ts=0.0001s,通过实际测量获得三相电压电压信号,三相电压曲线如图2所示。
步骤二:按照离散形式迭代傅里叶变换公式获得三相基波电压幅值和三相初始相位。其中采样序号k满足0<k≤N,A相基波电压幅值计算公式为 a1表示基波电压余弦幅值,b1为基波电压正弦幅值,i表示采样序号取值,ua(i)表示A相电压第i个采样值,ub(i)表示B相电压第i个采样值,其中cos(w1iTs)、sin(w1iTs)为基波电压频率f1=50Hz的单位余弦、正弦函数一个周期中的幅值采样值,其曲线如图3所示,具体采样数据如表2所示。将表1和表2中数据按照上述采样点数k满足0<k≤N的基波电压幅值计算公式进行计算,以k=200时为例详细介绍本实施例中相位计算方法,此时a1(200)=284020,b1(200)=-874120,基波电压的幅值初始相位B、C相基波电压幅值和初始相位的计算方法与A相完全相同。
计算A相电压的初始相位与理论初始相位之间的相位差为:
B、C相标准基波余弦实时相位与A相的计算方法相同。
步骤五:根据实时相位区间限制规则,k=200时的A相电压的实时相位为:
步骤六:跳转执行步骤一,重新采样三相电压数据,进行下一个时刻的相位计算。
上述表1和表2计算获得的A相电压实时相位与电压归一化曲线如图4所示,从图4中可以发现从采样开始时刻0.004秒经过0.011秒后本发明提出的计算三相电压实时相位的方法即已实现了A相电压的相位跟踪,跟踪速度约为半个基波周期。
若在步骤二中当采样点数k>200即k>N时,按照迭代傅里叶变换原理,A相基波电压幅值计算公式为:
A相电压第二个周期采样数据如表3所示,以第251个采样点为例,k=251,ua(251)=3.38E-12,此时实时相位应该为0、180°或者360°,按照上述A相基波电压幅值计算公式可得a1(251)=284020,b1(251)=-874120,A相电压幅值 初始相位初始相位与理论初始相位之间的相位差为:
标准基波余弦实时相位为
则此时A相电压实时相位为
表1和表3两个周期的A相电压采样点经过本发明提出的实时相位计算方法获得的A相电压实时相位如图5所示,从图5中时刻0.004s至0.024s之间的相位斜率发生变化可知A相相位经过一个周期的调整后即可准确实现实时跟踪。
比较传统的实时相位计算方法与本发明提出的实时相位计算方法,如图6所示的基于传统实时相位计算方法获得的A相电压实时相位曲线,可以发现传统实时相位计算方法经过大约6个周期才实现A相电压相位锁定,较本发明提出的实时相位计算方法达到的锁相速度延迟5个周期。从图5和图6的对比可知本发明提出的实时相位计算方法较传统实时相位计算方法具有更快的锁相速度。
表1:三相电压一个周期的采样数据
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
ua | 3113.34 | 2840.175 | 2564.207 | 2285.709 | 2004.955 | 1722.222 | 1437.789 | 1151.938 | 864.9495 | 577.1077 |
ub | 5932.402 | 6149.979 | 6361.488 | 6566.718 | 6765.468 | 6957.542 | 7142.749 | 7320.906 | 7491.84 | 7655.379 |
uc | -9045.74 | -8990.15 | -8925.7 | -8852.43 | -8770.42 | -8679.76 | -8580.54 | -8472.84 | -8356.79 | -8232.49 |
序号 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
ua | 288.6963 | 1.13E-12 | -288.696 | -577.108 | -864.95 | -1151.94 | -1437.79 | -1722.22 | -2004.95 | -2285.71 |
ub | 7811.364 | 7959.639 | 8100.06 | 8232.487 | 8356.789 | 8472.844 | 8580.538 | 8679.763 | 8770.423 | 8852.427 |
uc | -8100.06 | -7959.64 | -7811.36 | -7655.38 | -7491.84 | -7320.91 | -7142.75 | -6957.54 | -6765.47 | -6566.72 |
序号 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
ua | -2564.21 | -2840.18 | -3113.34 | -3383.43 | -3650.19 | -3913.34 | -4172.63 | -4427.8 | -4678.6 | -4924.78 |
ub | 8925.695 | 8990.155 | 9045.742 | 9092.402 | 9130.089 | 9158.766 | 9178.404 | 9188.984 | 9190.496 | 9182.938 |
uc | -6361.49 | -6149.98 | -5932.4 | -5708.97 | -5479.9 | -5245.43 | -5005.78 | -4761.19 | -4511.9 | -4258.15 |
序号 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 |
ua | -5166.11 | -5402.33 | -5633.23 | -5858.56 | -6078.12 | -6291.67 | -6499.02 | -6699.95 | -6894.27 | -7081.79 |
ub | 9166.317 | 9140.651 | 9105.963 | 9062.29 | 9009.672 | 8948.164 | 8877.824 | 8798.724 | 8710.939 | 8614.559 |
uc | -4000.21 | -3738.32 | -3472.73 | -3203.73 | -2931.56 | -2656.49 | -2378.81 | -2098.77 | -1816.67 | -1532.77 |
序号 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 |
ua | -7262.31 | -7435.68 | -7601.7 | -7760.22 | -7911.08 | -8054.13 | -8189.24 | -8316.27 | -8435.08 | -8545.58 |
ub | 8509.677 | 8396.396 | 8274.83 | 8145.097 | 8007.326 | 7861.653 | 7708.221 | 7547.182 | 7378.695 | 7202.927 |
uc | -1247.36 | -960.721 | -673.132 | -384.879 | -96.2462 | 192.4818 | 481.0198 | 769.0831 | 1056.387 | 1342.649 |
序号 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 |
ua | | | -8741.16 | -8826.06 | -8902.25 | -8969.65 | -9028.2 | -9077.84 | -9118.53 | -9150.21 | -9172.86 |
ub | 7020.049 | 6830.244 | 6633.698 | 6430.606 | 6221.167 | 6005.589 | 5784.084 | 5556.87 | 5324.173 | 5086.222 |
uc | 1627.586 | 1910.916 | 2192.361 | 2471.642 | 2748.484 | 3022.613 | 3293.76 | 3561.656 | 3826.037 | 4086.642 |
序号 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 |
ua | -9186.46 | -9191 | -9186.46 | -9172.86 | -9150.21 | -9118.53 | -9077.84 | -9028.2 | -8969.65 | -8902.25 |
ub | 4843.251 | 4595.5 | 4343.214 | 4086.642 | 3826.037 | 3561.656 | 3293.76 | 3022.613 | 2748.484 | 2471.642 |
uc | 4343.214 | 4595.5 | 4843.251 | 5086.222 | 5324.173 | 5556.87 | 5784.084 | 6005.589 | 6221.167 | 6430.606 |
序号 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 |
ua | -8826.06 | -8741.16 | -8647.64 | -8545.58 | -8435.08 | -8316.27 | -8189.24 | -8054.13 | -7911.08 | -7760.22 |
ub | 2192.361 | 1910.916 | 1627.586 | 1342.649 | 1056.387 | 769.0831 | 481.0198 | 192.4818 | -96.2462 | -384.879 |
uc | 6633.698 | 6830.244 | 7020.049 | 7202.927 | 7378.695 | 7547.182 | 7708.221 | 7861.653 | 8007.326 | 8145.097 |
序号 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 |
ua | -7601.7 | -7435.68 | -7262.31 | -7081.79 | -6894.27 | -6699.95 | -6499.02 | -6291.67 | -6078.12 | -5858.56 |
ub | -673.132 | -960.721 | -1247.36 | -1532.77 | -1816.67 | -2098.77 | -2378.81 | -2656.49 | -2931.56 | -3203.73 |
uc | 8274.83 | 8396.396 | 8509.677 | 8614.559 | 8710.939 | 8798.724 | 8877.824 | 8948.164 | 9009.672 | 9062.29 |
序号 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 |
ua | -5633.23 | -5402.33 | -5166.11 | -4924.78 | -4678.6 | -4427.8 | -4172.63 | -3913.34 | -3650.19 | -3383.43 |
ub | -3472.73 | -3738.32 | -4000.21 | -4258.15 | -4511.9 | -4761.19 | -5005.78 | -5245.43 | -5479.9 | -5708.97 |
uc | 9105.963 | 9140.651 | 9166.317 | 9182.938 | 9190.496 | 9188.984 | 9178.404 | 9158.766 | 9130.089 | 9092.402 |
序号 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 |
ua | -3113.34 | -2840.18 | -2564.21 | -2285.71 | -2004.95 | -1722.22 | -1437.79 | -1151.94 | -864.95 | -577.108 |
ub | -5932.4 | -6149.98 | -6361.49 | -6566.72 | -6765.47 | -6957.54 | -7142.75 | -7320.91 | -7491.84 | -7655.38 |
uc | 9045.742 | 8990.155 | 8925.695 | 8852.427 | 8770.423 | 8679.763 | 8580.538 | 8472.844 | 8356.789 | 8232.487 |
序号 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 | 116 | 117 | 118 | 119 | 120 |
ua | -288.696 | 5.91E-12 | 288.6963 | 577.1077 | 864.9495 | 1151.938 | 1437.789 | 1722.222 | 2004.955 | 2285.709 |
ub | -7811.36 | -7959.64 | -8100.06 | -8232.49 | -8356.79 | -8472.84 | -8580.54 | -8679.76 | -8770.42 | -8852.43 |
uc | 8100.06 | 7959.639 | 7811.364 | 7655.379 | 7491.84 | 7320.906 | 7142.749 | 6957.542 | 6765.468 | 6566.718 |
序号 | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 |
ua | 2564.207 | 2840.175 | 3113.34 | 3383.433 | 3650.186 | 3913.337 | 4172.627 | 4427.798 | 4678.6 | 4924.784 |
ub | -8925.7 | -8990.15 | -9045.74 | -9092.4 | -9130.09 | -9158.77 | -9178.4 | -9188.98 | -9190.5 | -9182.94 |
uc | 6361.488 | 6149.979 | 5932.402 | 5708.969 | 5479.903 | 5245.428 | 5005.777 | 4761.186 | 4511.896 | 4258.154 |
序号 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 |
ua | 5166.108 | 5402.334 | 5633.229 | 5858.564 | 6078.117 | 6291.672 | 6499.018 | 6699.951 | 6894.271 | 7081.787 |
ub | -9166.32 | -9140.65 | -9105.96 | -9062.29 | -9009.67 | -8948.16 | -8877.82 | -8798.72 | -8710.94 | -8614.56 |
uc | 4000.209 | 3738.316 | 3472.735 | 3203.726 | 2931.555 | 2656.491 | 2378.806 | 2098.773 | 1816.669 | 1532.772 |
序号 | 141 | 142 | 143 | 144 | 145 | 146 | 147 | 148 | 149 | 150 |
ua | 7262.315 | 7435.675 | 7601.698 | 7760.218 | 7911.08 | 8054.135 | 8189.241 | 8316.265 | 8435.083 | 8545.576 |
ub | -8509.68 | -8396.4 | -8274.83 | -8145.1 | -8007.33 | -7861.65 | -7708.22 | -7547.18 | -7378.7 | -7202.93 |
uc | 1247.362 | 960.7211 | 673.1323 | 384.8791 | 96.24617 | -192.482 | -481.02 | -769.083 | -1056.39 | -1342.65 |
序号 | 151 | 152 | 153 | 154 | 155 | 156 | 157 | 158 | 159 | 160 |
ua | 8.65E+03 | 8741.16 | 8826.059 | 8902.248 | 8969.651 | 9028.202 | 9077.844 | 9118.526 | 9150.21 | 9172.864 |
ub | -7020.05 | -6830.24 | -6633.7 | -6430.61 | -6221.17 | -6005.59 | -5784.08 | -5556.87 | -5324.17 | -5086.22 |
uc | -1627.59 | -1910.92 | -2192.36 | -2471.64 | -2748.48 | -3022.61 | -3293.76 | -3561.66 | -3826.04 | -4086.64 |
序号 | 161 | 162 | 163 | 164 | 165 | 166 | 167 | 168 | 169 | 170 |
ua | 9186.465 | 9191 | 9186.465 | 9172.864 | 9150.21 | 9118.526 | 9077.844 | 9028.202 | 8969.651 | 8902.248 |
ub | -4843.25 | -4595.5 | -4343.21 | -4086.64 | -3826.04 | -3561.66 | -3293.76 | -3022.61 | -2748.48 | -2471.64 |
uc | -4343.21 | -4595.5 | -4843.25 | -5086.22 | -5324.17 | -5556.87 | -5784.08 | -6005.59 | -6221.17 | -6430.61 |
序号 | 171 | 172 | 173 | 174 | 175 | 176 | 177 | 178 | 179 | 180 |
ua | 8826.059 | 8741.16 | 8647.635 | 8545.576 | 8435.083 | 8316.265 | 8189.241 | 8054.135 | 7911.08 | 7760.218 |
ub | -2192.36 | -1910.92 | -1627.59 | -1342.65 | -1056.39 | -769.083 | -481.02 | -192.482 | 96.24617 | 384.8791 |
uc | -6633.7 | -6830.24 | -7020.05 | -7202.93 | -7378.7 | -7547.18 | -7708.22 | -7861.65 | -8007.33 | -8145.1 |
序号 | 181 | 182 | 183 | 184 | 185 | 186 | 187 | 188 | 189 | 190 |
ua | 7601.698 | 7435.675 | 7262.315 | 7081.787 | 6894.271 | 6699.951 | 6499.018 | 6291.672 | 6078.117 | 5858.564 |
ub | 673.1323 | 960.7211 | 1247.362 | 1532.772 | 1816.669 | 2098.773 | 2378.806 | 2656.491 | 2931.555 | 3203.726 |
uc | -8274.83 | -8396.4 | -8509.68 | -8614.56 | -8710.94 | -8798.72 | -8877.82 | -8948.16 | -9009.67 | -9062.29 |
序号 | 191 | 192 | 193 | 194 | 195 | 196 | 197 | 198 | 199 | 200 |
ua | 5633.229 | 5402.334 | 5166.108 | 4924.784 | 4678.6 | 4427.798 | 4172.627 | 3913.337 | 3650.186 | 3383.433 |
ub | 3472.735 | 3738.316 | 4000.209 | 4258.154 | 4511.896 | 4761.186 | 5005.777 | 5245.428 | 5479.903 | 5708.969 |
uc | -9105.96 | -9140.65 | -9166.32 | -9182.94 | -9190.5 | -9188.98 | -9178.4 | -9158.77 | -9130.09 | -9092.4 |
表2:基波电压频率f1=50Hz的单位余弦、正弦函数一个周期中的幅值采样值
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
余弦采样 | 1 | 0.999507 | 0.998027 | 0.995562 | 0.992115 | 0.987688 | 0.982287 | 0.975917 | 0.968583 | 0.960294 |
正弦采样 | 0 | 0.031411 | 0.062791 | 0.094108 | 0.125333 | 0.156434 | 0.187381 | 0.218143 | 0.24869 | 0.278991 |
序号 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
余弦采样 | 0.951057 | 0.940881 | 0.929776 | 0.917755 | 0.904827 | 0.891007 | 0.876307 | 0.860742 | 0.844328 | 0.827081 |
正弦采样 | 0.309017 | 0.338738 | 0 | 0.397148 | 0.425779 | 0.45399 | 0.481754 | 0.509041 | 0.535827 | 0.562083 |
序号 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
余弦采样 | 0.809017 | 0.790155 | 0.770513 | 0.750111 | 0.728969 | 0.707107 | 0.684547 | 0.661312 | 0.637424 | 0.612907 |
正弦采样 | 0.587785 | 0.612907 | 0.637424 | 0.661312 | 0.684547 | 0.707107 | 0.728969 | 0.750111 | 0.770513 | 0.790155 |
序号 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 |
余弦采样 | 0.587785 | 0.562083 | 0.535827 | 0.509041 | 0.481754 | 0.45399 | 0.425779 | 0.397148 | 0.368125 | 0.338738 |
正弦采样 | 0.809017 | 0.827081 | 0.844328 | 0.860742 | 0.876307 | 0.891007 | 0.904827 | 0.917755 | 0.929776 | 0.940881 |
序号 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 |
余弦采样 | 0.309017 | 0.278991 | 0.24869 | 0.218143 | 0.187381 | 0.156434 | 0.125333 | 0.094108 | 0.062791 | 0.031411 |
正弦采样 | 0.951057 | 0.960294 | 0.968583 | 0.975917 | 0.982287 | 0.987688 | 0.992115 | 0.995562 | 0.998027 | 0.999507 |
序号 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 |
余弦采样 | 6.12E-17 | -0.03141 | -0.06279 | -0.09411 | -0.12533 | -0.15643 | -0.18738 | -0.21814 | -0.24869 | -0.27899 |
正弦采样 | 1 | 0.999507 | 0.998027 | 0.995562 | 0.992115 | 0.987688 | 0.982287 | 0.975917 | 0.968583 | 0.960294 |
序号 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 |
余弦采样 | -0.30902 | -0.33874 | -0.36812 | -0.39715 | -0.42578 | -0.45399 | -0.48175 | -0.50904 | -0.53583 | -0.56208 |
正弦采样 | 0.951057 | 0.940881 | 0.929776 | 0.917755 | 0.904827 | 0.891007 | 0.876307 | 0.860742 | 0.844328 | 0.827081 |
序号 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 |
余弦采样 | -0.58779 | -0.61291 | -0.63742 | -0.66131 | -0.68455 | -0.70711 | -0.72897 | -0.75011 | -0.77051 | -0.79016 |
正弦采样 | 0.809017 | 0.790155 | 0.770513 | 0.750111 | 0.728969 | 0.707107 | 0.684547 | 0.661312 | 0.637424 | 0.612907 |
序号 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 |
余弦采样 | -0.80902 | -0.82708 | -0.84433 | -0.86074 | -0.87631 | -0.89101 | -0.90483 | -0.91775 | -0.92978 | -0.94088 |
正弦采样 | 0.587785 | 0.562083 | 0.535827 | 0.509041 | 0.481754 | 0.45399 | 0.425779 | 0.397148 | 0.368125 | 0.338738 |
序号 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 |
余弦采样 | -0.95106 | -0.96029 | -0.96858 | -0.97592 | -0.98229 | -0.98769 | -0.99211 | -0.99556 | -0.99803 | -0.99951 |
正弦采样 | 0.309017 | 0.278991 | 0.24869 | 0.218143 | 0.187381 | 0.156434 | 0.125333 | 0.094108 | 0.062791 | 0.031411 |
序号 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 |
余弦采样 | -1 | -0.99951 | -0.99803 | -0.99556 | -0.99211 | -0.98769 | -0.98229 | -0.97592 | -0.96858 | -0.96029 |
正弦采样 | 1.22E-16 | -0.03141 | -0.06279 | -0.09411 | -0.12533 | -0.15643 | -0.18738 | -0.21814 | -0.24869 | -0.27899 |
序号 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 | 116 | 117 | 118 | 119 | 120 |
余弦采样 | -0.95106 | -0.94088 | -0.92978 | -0.91775 | -0.90483 | -0.89101 | -0.87631 | -0.86074 | -0.84433 | -0.82708 |
正弦采样 | -0.30902 | -0.33874 | -0.36812 | -0.39715 | -0.42578 | -0.45399 | -0.48175 | -0.50904 | -0.53583 | -0.56208 |
序号 | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 |
余弦采样 | -0.80902 | -0.79016 | -0.77051 | -0.75011 | -0.72897 | -0.70711 | -0.68455 | -0.66131 | -0.63742 | -0.61291 |
正弦采样 | -0.58779 | -0.61291 | -0.63742 | -0.66131 | -0.68455 | -0.70711 | -0.72897 | -0.75011 | -0.77051 | -0.79016 |
序号 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 |
余弦采样 | -0.58779 | -0.56208 | -0.53583 | -0.50904 | -0.48175 | -0.45399 | -0.42578 | -0.39715 | -0.36812 | -0.33874 |
正弦采样 | -0.80902 | -0.82708 | -0.84433 | -0.86074 | -0.87631 | -0.89101 | -0.90483 | -0.91775 | -0.92978 | -0.94088 |
序号 | 141 | 142 | 143 | 144 | 145 | 146 | 147 | 148 | 149 | 150 |
余弦采样 | -0.30902 | -0.27899 | -0.24869 | -0.21814 | -0.18738 | -0.15643 | -0.12533 | -0.09411 | -0.06279 | -0.03141 |
正弦采样 | -0.95106 | -0.96029 | -0.96858 | -0.97592 | -0.98229 | -0.98769 | -0.99211 | -0.99556 | -0.99803 | -0.99951 |
序号 | 151 | 152 | 153 | 154 | 155 | 156 | 157 | 158 | 159 | 160 |
余弦采样 | 7.04E-16 | 0.031411 | 0.062791 | 0.094108 | 0.125333 | 0.156434 | 0.187381 | 0.218143 | 0.24869 | 0.278991 |
正弦采样 | -1 | -0.99951 | -0.99803 | -0.99556 | -0.99211 | -0.98769 | -0.98229 | -0.97592 | -0.96858 | -0.96029 |
序号 | 161 | 162 | 163 | 164 | 165 | 166 | 167 | 168 | 169 | 170 |
余弦采样 | 0.309017 | 0.338738 | 0.368125 | 0.397148 | 0.425779 | 0.45399 | 0.481754 | 0.509041 | 0.535827 | 0.562083 |
正弦采样 | -0.95106 | -0.94088 | -0.92978 | -0.91775 | -0.90483 | -0.89101 | -0.87631 | -0.86074 | -0.84433 | -0.82708 |
序号 | 171 | 172 | 173 | 174 | 175 | 176 | 177 | 178 | 179 | 180 |
余弦采样 | 0.587785 | 0.612907 | 0.637424 | 0.661312 | 0.684547 | 0.707107 | 0.728969 | 0.750111 | 0.770513 | 0.790155 |
正弦采样 | -0.80902 | -0.79016 | -0.77051 | -0.75011 | -0.72897 | -0.70711 | -0.68455 | -0.66131 | -0.63742 | -0.61291 |
序号 | 181 | 182 | 183 | 184 | 185 | 186 | 187 | 188 | 189 | 190 |
余弦采样 | 0.809017 | 0.827081 | 0.844328 | 0.860742 | 0.876307 | 0.891007 | 0.904827 | 0.917755 | 0.929776 | 0.940881 |
正弦采样 | -0.58779 | -0.56208 | -0.53583 | -0.50904 | -0.48175 | -0.45399 | -0.42578 | -0.39715 | -0.36812 | -0.33874 |
序号 | 191 | 192 | 193 | 194 | 195 | 196 | 197 | 198 | 199 | 200 |
余弦采样 | 0.951057 | 0.960294 | 0.968583 | 0.975917 | 0.982287 | 0.987688 | 0.992115 | 0.995562 | 0.998027 | 0.999507 |
正弦采样 | -0.30902 | -0.27899 | -0.24869 | -0.21814 | -0.18738 | -0.15643 | -0.12533 | -0.09411 | -0.06279 | -0.03141 |
表3:A相电压第二个周期采样数据
序号 | 240 | 241 | 242 | 243 | 244 | 245 | 246 | 247 | 248 | 249 |
A相电压 | 3113.34 | 2840.175 | 2564.207 | 2285.709 | 2004.955 | 1722.222 | 1437.789 | 1151.938 | 864.9495 | 577.1077 |
序号 | 250 | 251 | 252 | 253 | 254 | 255 | 256 | 257 | 258 | 259 |
A相电压 | 288.6963 | 3.38E-12 | -288.696 | -577.108 | -864.95 | -1151.94 | -1437.79 | -1722.22 | -2004.95 | -2285.71 |
序号 | 260 | 261 | 262 | 263 | 264 | 265 | 266 | 267 | 268 | 269 |
A相电压 | -2564.21 | -2840.18 | -3113.34 | -3383.43 | -3650.19 | -3913.34 | -4172.63 | -4427.8 | -4678.6 | -4924.78 |
序号 | 270 | 271 | 272 | 273 | 274 | 275 | 276 | 277 | 278 | 279 |
A相电压 | -5166.11 | -5402.33 | -5633.23 | -5858.56 | -6078.12 | -6291.67 | -6499.02 | -6699.95 | -6894.27 | -7081.79 |
序号 | 280 | 281 | 282 | 283 | 284 | 285 | 286 | 287 | 288 | 289 |
A相电压 | -7262.31 | -7435.68 | -7601.7 | -7760.22 | -7911.08 | -8054.13 | -8189.24 | -8316.27 | -8435.08 | -8545.58 |
序号 | 290 | 291 | 292 | 293 | 294 | 295 | 296 | 297 | 298 | 299 |
A相电压 | -8647.64 | -8741.16 | -8826.06 | -8902.25 | -8969.65 | -9028.2 | -9077.84 | -9118.53 | -9150.21 | -9172.86 |
序号 | 300 | 301 | 302 | 303 | 304 | 305 | 306 | 307 | 308 | 309 |
A相电压 | -9186.46 | -9191 | -9186.46 | -9172.86 | -9150.21 | -9118.53 | -9077.84 | -9028.2 | -8969.65 | -8902.25 |
序号 | 310 | 311 | 312 | 313 | 314 | 315 | 316 | 317 | 318 | 319 |
A相电压 | -8826.06 | -8741.16 | -8647.64 | -8545.58 | -8435.08 | -8316.27 | -8189.24 | -8054.13 | -7911.08 | -7760.22 |
序号 | 320 | 321 | 322 | 323 | 324 | 325 | 326 | 327 | 328 | 329 |
A相电压 | -7601.7 | -7435.68 | -7262.31 | -7081.79 | -6894.27 | -6699.95 | -6499.02 | -6291.67 | -6078.12 | -5858.56 |
序号 | 330 | 331 | 332 | 333 | 334 | 335 | 336 | 337 | 338 | 339 |
A相电压 | -5633.23 | -5402.33 | -5166.11 | -4924.78 | -4678.6 | -4427.8 | -4172.63 | -3913.34 | -3650.19 | -3383.43 |
序号 | 340 | 341 | 342 | 343 | 344 | 345 | 346 | 347 | 348 | 349 |
A相电压 | -3113.34 | -2840.18 | -2564.21 | -2285.71 | -2004.95 | -1722.22 | -1437.79 | -1151.94 | -864.95 | -577.108 |
序号 | 350 | 351 | 352 | 353 | 354 | 355 | 356 | 357 | 358 | 359 |
A相电压 | -288.696 | 1.18E-11 | 288.6963 | 577.1077 | 864.9495 | 1151.938 | 1437.789 | 1722.222 | 2004.955 | 2285.709 |
序号 | 360 | 361 | 362 | 363 | 364 | 365 | 366 | 367 | 368 | 369 |
A相电压 | 2564.207 | 2840.175 | 3113.34 | 3383.433 | 3650.186 | 3913.337 | 4172.627 | 4427.798 | 4678.6 | 4924.784 |
序号 | 370 | 371 | 372 | 373 | 374 | 375 | 376 | 377 | 378 | 379 |
A相电压 | 5166.108 | 5402.334 | 5633.229 | 5858.564 | 6078.117 | 6291.672 | 6499.018 | 6699.951 | 6894.271 | 7081.787 |
序号 | 380 | 381 | 382 | 383 | 384 | 385 | 386 | 387 | 388 | 389 |
A相电压 | 7262.315 | 7435.675 | 7601.698 | 7760.218 | 7911.08 | 8054.135 | 8189.241 | 8316.265 | 8435.083 | 8545.576 |
序号 | 390 | 391 | 392 | 393 | 394 | 395 | 396 | 397 | 398 | 399 |
A相电压 | 8647.635 | 8741.16 | 8826.059 | 8902.248 | 8969.651 | 9028.202 | 9077.844 | 9118.526 | 9150.21 | 9172.864 |
序号 | 400 | 401 | 402 | 403 | 404 | 405 | 406 | 407 | 408 | 409 |
A相电压 | 9186.465 | 9191 | 9186.465 | 9172.864 | 9150.21 | 9118.526 | 9077.844 | 9028.202 | 8969.651 | 8902.248 |
序号 | 410 | 411 | 412 | 413 | 414 | 415 | 416 | 417 | 418 | 419 |
A相电压 | 8826.059 | 8741.16 | 8647.635 | 8545.576 | 8435.083 | 8316.265 | 8189.241 | 8054.135 | 7911.08 | 7760.218 |
序号 | 420 | 421 | 422 | 423 | 424 | 425 | 426 | 427 | 428 | 429 |
A相电压 | 7601.698 | 7435.675 | 7262.315 | 7081.787 | 6894.271 | 6699.951 | 6499.018 | 6291.672 | 6078.117 | 5858.564 |
序号 | 430 | 431 | 432 | 433 | 434 | 435 | 436 | 437 | 438 | 439 |
A相电压 | 5633.229 | 5402.334 | 5166.108 | 4924.784 | 4678.6 | 4427.798 | 4172.627 | 3913.337 | 3650.186 | 3383.433 |
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (2)
1.一种迭代傅里叶变换计算三相电压实时相位的方法,其特征在于:具体包括以下几个步骤:
步骤一:采样A、B、C三相电压信号ua(k)、ub(k)、uc(k),其中a、b、c分别表示A、B、C三相,u表示电压,k为采样序号,令采样频率为fs;
步骤五:将A、B、C三相电压实时相位限制在[0 2π]区间内,具体方法为:若A相电压基波实时相位超出[0 2π]区间,则令则令若B相电压基波实时相位超出[0 2π]区间,则令则令若C相电压基波实时相位超出[0 2π]区间,若则令则令最终始终保持A、B、C三相电压实时相位处于在[0 2π]区间内;
步骤六:跳转执行步骤一,重新采样三相电压数据,进行下一个时刻的三相电压相位计算。
ua(k)为A相电压采样值,k为采样序号,fs为采样频率,f1为基波频率,基波角速度w为w=2πf1,则一个周期采样点数N为N=fs/f1;
当采样序号k满足0<k≤N时,基波电压正弦幅值a1(k)和基波电压余弦幅值b1(k)的计算公式为:
其中采样周期Ts为Ts=1/fs,基波电压正弦幅值和基波电压余弦幅值的初始值a1(0)=b1(0)=0;
当采样序号k满足k>N时,基波电压正弦幅值a1(k)和基波电压余弦幅值b1(k)计算公式为:
根据以上公式,获得基波电压正弦幅值a1(k)和基波电压余弦幅值b1(k),则A相基波电压幅值Ua为
同理,得到B相、C相基波电压幅值、初始相位。
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