CN113075451A - 一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法 - Google Patents

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张毅
王登磊
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Abstract

本发明公开了一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，包括如下步骤采用标准模拟源输出Ua、Ub、Uc，通过调理电路将电压信号调理成弱电信号；利用A/D转换芯片对弱电信号进行模数转换，并且CPU通过A/D转换芯片进行高精度采样；对采集的信号进行数字滤波，保留有用信号，剔除无用信号，并通过读取A/D转换芯片的数字量来还原模拟信号；根据还原的信号，以Ua作为标准角度计算出Ub、Uc角度实虚部偏差；计算出Ub、Uc偏移的余弦正弦值；通过傅里叶变换后将B相、C相的实部和虚部按照偏移量进行调整；调整后计算出正序分量、负序分量以及零序分量的实部和虚部；根据计算结果补偿角度偏移没从而提高频率计算精度，无需人为修正，调频精确。

Description

一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域，具体为一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法。
背景技术
现有技术介绍以及缺陷，为此我们提出一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，包括如下步骤：
S1、采用标准模拟源输出Ua、Ub、Uc，通过调理电路将电压信号调理成弱电信号；
S2、利用A/D转换芯片对弱电信号进行模数转换，并且CPU通过A/D转换芯片进行高精度采样；
S3、对采集的信号进行数字滤波，保留有用信号，剔除无用信号，并通过读取A/D转换芯片的数字量来还原模拟信号；
S4、根据还原的信号，以Ua作为标准角度计算出Ub、Uc角度实虚部偏差；
S5、计算出Ub、Uc偏移的余弦正弦值；
S6、通过傅里叶变换后将B相、C相的实部和虚部按照偏移量进行调整；
S7、调整后计算出正序分量、负序分量以及零序分量的实部和虚部；
S8、根据S7计算结果补偿角度偏移没从而提高频率计算精度。
优选的一种实施案例，步骤S1中，所述标准模拟源输出通过三相电压互感器的一次绕组并联在电网线路上，利用电磁感应原理，使三相电压互感器的二次绕组中分别感应出与对应相相同频率的交流电压，从而输出标准模拟源，所述标准模拟源输出Ua、Ub、Uc，角度分别为0、-120以及120度，幅值为额定电压。
优选的一种实施案例，步骤S1中，所述调理电路采用滤波电路，通过无源RC滤波器将电压信号进行模拟低通滤波，剔除高次谐波，即剔除基频的5次以上谐波，其中，电压基频为50Hz。
优选的一种实施案例，步骤S2中，所述CPU通过A/D转换芯片等间隔采样，所述A/D转换芯片的采样率为100Ms/s，分辨率为16bit。
优选的一种实施案例，步骤S3中，所述数字滤波通过带通滤波器对采集到的信号进行数据滤波，所述带通滤波器的带通范围为40Hz-60Hz，超出该带通范围的电压信号均剔除，从而去除杂波干扰。
优选的一种实施案例，步骤S4中，所述Ub、Uc角度实虚部偏差中，Ub的实部和虚部的计算方法分别为
Figure BDA0002948363210000021
和
Figure BDA0002948363210000022
Uc的实部虚部的计算方法分别为
Figure BDA0002948363210000023
和
Figure BDA0002948363210000024
优选的一种实施案例，步骤S5中，所述Ub、Uc偏移的余弦正弦值中，Ub的余弦和正弦值计算方法为
Figure BDA0002948363210000025
和
Figure BDA0002948363210000026
Uc的余弦和正弦值计算方法为
Figure BDA0002948363210000027
和
Figure BDA0002948363210000028
优选的一种实施案例，步骤S6中，傅里叶变换后将B相的实部和虚部按照偏移量计算方法为Reb＝Reb*cosΔθb-Imb*sinΔθb和Imb＝Reb*sinΔθb+Imb*cosΔθb，傅里叶变换后将C相的实部和虚部按照偏移量计算方法为Rec＝Rec*cosΔθc-Imc*sinΔθc和Imc＝Rec*sinΔθc+Imc*cosΔθc。
优选的一种实施案例，步骤S7中，所述正序分量、负序分量以及零序分量的实部和虚部分别为
Figure BDA0002948363210000031
和
Figure BDA0002948363210000032
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过高速采集电网电压信号并通过调理电路调理转换，成弱电信号后进入A/D转换芯片，然后CPU控制A/D转环芯片进行模数转换，通过读取AD的数字量来还原模拟信号，通过傅里叶变换后的正序电压计算频率并且通过校准角度偏移来计算正序、负序和零序分量校准角度偏移，从而提高频率计算精度，无需人为修正，调频精确。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，包括如下步骤：
S1、采用标准模拟源输出Ua、Ub、Uc，通过调理电路将电压信号调理成弱电信号；
S2、利用A/D转换芯片对弱电信号进行模数转换，并且CPU通过A/D转换芯片进行高精度采样；
S3、对采集的信号进行数字滤波，保留有用信号，剔除无用信号，并通过读取A/D转换芯片的数字量来还原模拟信号；
S4、根据还原的信号，以Ua作为标准角度计算出Ub、Uc角度实虚部偏差；
S5、计算出Ub、Uc偏移的余弦正弦值；
S6、通过傅里叶变换后将B相、C相的实部和虚部按照偏移量进行调整；
S7、调整后计算出正序分量、负序分量以及零序分量的实部和虚部；
S8、根据S7计算结果补偿角度偏移没从而提高频率计算精度。
进一步的，步骤S1中，所述标准模拟源输出通过三相电压互感器的一次绕组并联在电网线路上，利用电磁感应原理，使三相电压互感器的二次绕组中分别感应出与对应相相同频率的交流电压，从而输出标准模拟源，所述标准模拟源输出Ua、Ub、Uc，角度分别为、-以及度，幅值为额定电压。
进一步的，步骤S1中，所述调理电路采用滤波电路，通过无源RC滤波器将电压信号进行模拟低通滤波，剔除高次谐波，即剔除基频的次以上谐波，其中，电压基频为Hz。
进一步的，步骤S2中，所述CPU通过A/D转换芯片等间隔采样，所述A/D转换芯片的采样率为Ms/s，分辨率为bit。
进一步的，步骤S3中，所述数字滤波通过带通滤波器对采集到的信号进行数据滤波，所述带通滤波器的带通范围为Hz-Hz，超出该带通范围的电压信号均剔除，从而去除杂波干扰。
进一步的，步骤S4中，所述Ub、Uc角度实虚部偏差中，Ub的实部和虚部的计算方法分别为
Figure BDA0002948363210000041
和
Figure BDA0002948363210000042
Uc的实部虚部的计算方法分别为
Figure BDA0002948363210000043
和
Figure BDA0002948363210000044
进一步的，步骤S5中，所述Ub、Uc偏移的余弦正弦值中，Ub的余弦和正弦值计算方法为
Figure BDA0002948363210000051
和
Figure BDA0002948363210000052
Uc的余弦和正弦值计算方法为
Figure BDA0002948363210000053
和
Figure BDA0002948363210000054
进一步的，步骤S6中，傅里叶变换后将B相的实部和虚部按照偏移量计算方法为Reb＝Reb*cosΔθb-Imb*sinΔθb和Imb＝Reb*sinΔθb+Imb*cosΔθb，傅里叶变换后将C相的实部和虚部按照偏移量计算方法为Rec＝Rec*cosΔθc-Imc*sinΔθc和Imc＝Rec*sinΔθc+Imc*cosΔθc。
进一步的，步骤S7中，所述正序分量、负序分量以及零序分量的实部和虚部分别为
Figure BDA0002948363210000055
和
Figure BDA0002948363210000056
综上所述，通过高速采集电网电压信号并通过调理电路调理转换，成弱电信号后进入A/D转换芯片，然后CPU控制A/D转环芯片进行模数转换，通过读取AD的数字量来还原模拟信号，通过傅里叶变换后的正序电压计算频率并且通过校准角度偏移来计算正序、负序和零序分量校准角度偏移，从而提高频率计算精度，无需人为修正，调频精确。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采用标准模拟源输出Ua、Ub、Uc，通过调理电路将电压信号调理成弱电信号；
S2、利用A/D转换芯片对弱电信号进行模数转换，并且CPU通过A/D转换芯片进行高精度采样；
S3、对采集的信号进行数字滤波，保留有用信号，剔除无用信号，并通过读取A/D转换芯片的数字量来还原模拟信号；
S4、根据还原的信号，以Ua作为标准角度计算出Ub、Uc角度实虚部偏差；
S5、计算出Ub、Uc偏移的余弦正弦值；
S6、通过傅里叶变换后将B相、C相的实部和虚部按照偏移量进行调整；
S7、调整后计算出正序分量、负序分量以及零序分量的实部和虚部；
S8、根据S7计算结果补偿角度偏移没从而提高频率计算精度。
2.根据权利要求1所述的一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，其特征在于：步骤S1中，所述标准模拟源输出通过三相电压互感器的一次绕组并联在电网线路上，利用电磁感应原理，使三相电压互感器的二次绕组中分别感应出与对应相相同频率的交流电压，从而输出标准模拟源，所述标准模拟源输出Ua、Ub、Uc，角度分别为0、-120以及120度，幅值为额定电压。
3.根据权利要求1所述的一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，其特征在于：步骤S1中，所述调理电路采用滤波电路，通过无源RC滤波器将电压信号进行模拟低通滤波，剔除高次谐波，即剔除基频的5次以上谐波，其中，电压基频为50Hz，即剔除250Hz以上谐波。
4.根据权利要求1所述的一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，其特征在于：步骤S2中，所述CPU通过A/D转换芯片等间隔采样，所述A/D转换芯片的采样率为100Ms/s，分辨率为16bit。
5.根据权利要求1所述的一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，其特征在于：步骤S3中，所述数字滤波通过带通滤波器对采集到的信号进行数据滤波，所述带通滤波器的带通范围为40Hz-60Hz，超出该带通范围的电压信号均剔除，从而去除杂波干扰。
6.根据权利要求1所述的一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，其特征在于：步骤S4中，所述Ub、Uc角度实虚部偏差中，Ub的实部和虚部的计算方法分别为
Figure FDA0002948363200000021
和
Figure FDA0002948363200000027
Uc的实部虚部的计算方法分别为
Figure FDA0002948363200000022
和
Figure FDA0002948363200000023
7.根据权利要求1所述的一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，其特征在于：步骤S5中，所述Ub、Uc偏移的余弦正弦值中，Ub的余弦和正弦值计算方法为
Figure FDA0002948363200000024
和
Figure FDA0002948363200000025
Uc的余弦和正弦值计算方法为
Figure FDA0002948363200000026
和
Figure FDA0002948363200000028
8.根据权利要求1所述的一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，其特征在于：步骤S6中，傅里叶变换后将B相的实部和虚部按照偏移量计算方法为Reb＝Reb*cosΔθb-Imb*sinΔθb和Imb＝Reb*sinΔθb+Imb*cosΔθb，傅里叶变换后将C相的实部和虚部按照偏移量计算方法为Rec＝Rec*cosΔθc-Imc*sinΔθc和Imc＝Rec*sinΔθc+Imc*cosΔθc。
9.根据权利要求1所述的一次调频中正序分量补偿角度偏移提高频率精度的方法，其特征在于：步骤S7中，所述正序分量、负序分量以及零序分量的实部和虚部分别为
Figure FDA0002948363200000031
和
Figure FDA0002948363200000032
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