CN116223900B - 确定交流电路功率的方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种确定交流电路功率的方法、装置、电子设备和存储介质,该方法包括:获取交流电路当前时刻的电流和电压;基于预设时长,对当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压,目标时刻为当前时刻后间隔预设时长的时刻,预设时长小于交流电路中交流电的周期;基于当前时刻的电压和目标时刻的电压,建立两相静止坐标系;在两相静止坐标系下,根据当前时刻的电流和电压,以及目标时刻的电流和电压,确定交流电路的目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型中的至少一项。该方法能够直接得到无功功率的类型,缩短有功功率的滞后时间,提高有功功率的实时性。
Description
技术领域
本申请涉及交流电路领域,并且更具体地,涉及交流电路领域中一种确定交流电路功率的方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
目前,在单相交流系统中,为了衡量系统中一些用电设备的运行情况,通常可以通过计算系统中的功率来实现。其中,交流电路的功率包括视在功率、有功功率和无功功率。
一种可能的实现方式中,基于交流电路中随时间周期型变化的电压和电流,可以通过电压的有效值和电流的有效值得到视在功率。对于有功功率,也称为平均功率,可以在一个周期内计算瞬时电压和瞬时电流的乘积的平均值来得到。最后根据视在功率、有功功率和无功功率组成的功率三角形,得到无功功率,即其中,Q代表无功功率;S代表视在功率;P代表有功功率。
上述计算主要存在以下两个问题,一是无功功率的结果缺少方向(或者类型);二是基于一个周期计算的有功功率导致计算结果有较长时间的延迟或滞后。
因此,如何缩短有功功率的滞后时间、计算无功功率的方向成为了亟需解决的问题。
发明内容
本申请提供了一种确定交流电路功率的方法、装置、电子设备和存储介质,该方法能够直接得到无功功率的类型,缩短有功功率的滞后时间,提高有功功率的实时性。
第一方面,提供了一种确定交流电路功率的方法,该方法包括:获取交流电路当前时刻的电流和电压;基于预设时长,对该当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压,该目标时刻为该当前时刻后间隔该预设时长的时刻,该预设时长小于该交流电路中交流电的周期;基于该当前时刻的电压和该目标时刻的电压,建立两相静止坐标系;在该两相静止坐标系下,根据该当前时刻的电流和电压,以及该目标时刻的电流和电压,确定该交流电路的目标有功功率、目标无功功率和该目标无功功率的类型中的至少一项,该目标无功功率的类型用于表示该交流电路中电压和电流的相位关系。
上述技术方案中,提出了一种确定交流电路功率的方法,具体是先获取当前时刻的电流和电压,然后基于预设时长,对当前时刻的电流和电压进行处理,得到与当前时刻间隔预设时长之后的目标时刻的电流和电压,其中,预设时长小于交流电路中交流电的周期。进一步通过两个时刻的电流和电压,建立两相静止坐标系。在两相静止坐标系中,通过当前时刻的电流和电压,以及目标时刻的电流和电压,确定出交流电路中的目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型中的至少一项。上述通过当前时刻的电流和电压,以及目标时刻的电流和电压求解功率的过程,由于目标时刻与当前时刻的间隔小于交流电路的周期,因此使得有功功率的求解不需要滞后一个交流电路的周期,缩短了有功功率的计算时长,提高了有功功率计算的实时性,并且还可以得到无功功率的类型,提高了交流电路功率计算的精确性。
结合第一方面,在某些可能的实现方式中,该在该两相静止坐标系下,根据该当前时刻的电流和电压,以及该目标时刻的电流和电压,确定该交流电路的目标有功功率、目标无功功率和该目标无功功率的类型中的至少一项,包括下述至少一项:根据第一乘积和第二乘积,确定该目标有功功率,该第一乘积为该当前时刻的电流和电压的乘积,该第二乘积为该目标时刻的电流和电压的乘积;根据第三乘积和第四乘积,确定该目标无功功率和/或该目标无功功率的类型,该第三乘积为该当前时刻的电压和该目标时刻的电流的乘积,该第四乘积为该目标时刻的电压和该当前时刻的电流的乘积。
结合第一方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该根据第一乘积和第二乘积,确定该目标有功功率包括:确定该第一乘积和该第二乘积的求和结果;根据该求和结果的平均值,确定该目标有功功率,其中,该求和结果与该交流电路的电压的幅值、该交流电路的电流的幅值,以及该交流电路的电压和电流的相位差的余弦值相关。
结合第一方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该根据第三乘积和第四乘积,确定该目标无功功率和/或该目标无功功率的类型包括:确定该第三乘积和该第四乘积的求差结果;根据该求差结果的平均值,确定该目标无功功率和/或该目标无功功率的类型,其中,该求差结果与该交流电路的电压的幅值、该交流电路的电流的幅值,以及该交流电路的电压和电流的相位差的正弦值相关,该正弦值的正负用于表示该目标无功功率的类型。
在上述技术方案中,在求解有功功率的过程中,具体是通过当前时刻的电流和电压的乘积,以及目标时刻的电流和电压的乘积的求和结果的平均值得到的;在求解无功功率的过程中,主要是基于当前时刻的电压和目标时刻的电流的乘积,以及目标时刻的电压和当前时刻的电流的乘积的求差结果的平均值得到的。通过计算平均值计算有功功率和无功功率的方式提高了计算结果的准确性。进一步,由于求差结果与交流电路的电流和电压的相位差的正弦值有关。因此可以基于该正弦值的正负,得到无功功率的类型。上述通过正弦值的正负来确定无功功率的类型的过程更加直观准确。
进一步,本申请中的有功功率是根据求和结果得到的,因此有功功率也与交流电路的电压的幅值、交流电路的电流的幅值,以及交流电路的电压和电流的相位差的余弦值相关,而与瞬时电流和瞬时电压不相关。同理,无功功率也与交流电路的电压的幅值、交流电路的电流的幅值,以及交流电路的电压和电流的相位差的正弦值相关,而与瞬时电流和瞬时电压不相关。通常一个交流电路中的电压的幅值、电流的幅值、电压和电流的相位差都是固定不变的。也就是说,本申请中将有功功率和无功功率的计算过程由传统的交流计算灵活地转变成直流计算。
结合第一方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该基于预设时长,对该当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压包括:确定该交流电路中交流电的周期和该预设时长的求商结果;根据该求商结果、该交流电路中交流电的频率和预设采样频率,确定包含该当前时刻的电流和电压的多个时刻的电流和电压;在该当前时刻,基于该预设时长,对该多个时刻的电流和电压进行延时处理,得到该多个时刻中每一个时刻的电流和电压经过该预设时长之后的电流和电压。
上述技术方案中,在对当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压的过程中,具体是通过交流电的周期和预设时长的求商结果、交流电的频率和预设采样频率,确定出多个时刻的电流和电压。进一步对多个时刻的电流和电压进行延时处理,得到多个时刻中每一个时刻的电流和电压经过预设时长之后的电流和电压。上述过程保证了能够基于延时处理前后的多个时刻的电流曲线和电压曲线,得到交流电路中电压的幅值和电流的幅值,保证了计算功率过程中的准确性,提高了计算精度。
结合第一方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该基于该当前时刻的电压和该目标时刻的电压,建立两相静止坐标系包括:根据该每一个时刻的电压以及该每一个时刻经过该预设时长之后的电压,生成该两相静止坐标系的水平坐标轴和竖直坐标轴,其中,该竖直坐标轴用于表示该每一个时刻的电压,该水平坐标轴用于表示该每一个时刻经过该预设时长之后的电压,或者,该水平坐标轴用于表示该每一个时刻的电压,该竖直坐标轴用于表示该每一个时刻经过该预设时长之后的电压。
上述技术方案中,在建立两相静止坐标系的过程中,通过延时之前的多个时刻的电压和延时之后的多个时刻的电压,生成两相静止坐标系的水平坐标轴和竖直坐标轴。从而基于延时前后的多个时刻的电压,构造了正交变换的电压以及电流,从而利用正交变换的思想求解交流电路中的功率。
结合第一方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该方法还包括:对该目标有功功率和该目标无功功率进行滤波处理,得到该交流电路的实际有功功率和实际无功功率。
上述技术方案中,在考虑到实际的电压电流中含有高次谐波,因此在计算出目标有功功率和目标无功功率之后,还需要进一步对目标有功功率和目标无功功率进行滤波处理,得到实际有功功率和实际无功功率。保证了有功功率和无功功率计算的准确性,避免了高次谐波对功率计算结果的影响。
结合第一方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该方法还包括:基于该两相静止坐标系和两相旋转坐标系之间的预设转换关系、该当前时刻的电流和电压,以及该目标时刻的电流和电压,确定该当前时刻的电流和电压分别在该两相旋转坐标系的电流分量和电压分量,以及该目标时刻的电流和电压分别在该两相旋转坐标系的电流分量和电压分量;在该两相旋转坐标系下,根据该当前时刻的电流分量和电压分量,以及该目标时刻的电流分量和电压分量,确定该目标有功功率、该目标无功功率和该目标无功功率的类型中的至少一项。
上述技术方案中,除了在两相静止坐标系下计算目标有功功率和目标无功功率之外,本申请还提出了另一种计算方式,具体是将基于两相静止坐标系和两相旋转坐标系之间的预设转换关系,得到两相旋转坐标系下,当前时刻的电压分量和电流分量,以及目标时刻的电流分量和电压分量。最后通过当前时刻的电压分量和电流分量、目标时刻的电流分量和电压分量,得到目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型。上述在两相旋转坐标系下计算功率的过程提供了另一种计算功率的方式,使得功率的计算更加灵活多样。
综上,本申请提出了一种确定交流电路功率的方法,具体是先获取当前时刻的电流和电压,然后基于预设时长,对当前时刻的电流和电压进行处理,得到与当前时刻间隔预设时长之后的目标时刻的电流和电压,其中,预设时长小于交流电路中交流电的周期。进一步通过两个时刻的电流和电压,建立两相静止坐标系。在两相静止坐标系中,通过当前时刻的电流和电压,以及目标时刻的电流和电压,确定出交流电路中的目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型中的至少一项。上述通过当前时刻的电流和电压,以及目标时刻的电流和电压求解功率的过程,由于目标时刻与当前时刻的间隔小于交流电路的周期,因此使得有功功率的求解不需要滞后一个交流电路的周期,缩短了有功功率的计算时长,提高了有功功率计算的实时性,并且还可以得到无功功率的类型,提高了交流电路功率计算的精确性。
在求解有功功率的过程中,具体是通过当前时刻的电流和电压的乘积,以及目标时刻的电流和电压的乘积的求和结果的平均值得到的;在求解无功功率的过程中,主要是基于当前时刻的电压和目标时刻的电流的乘积,以及目标时刻的电压和当前时刻的电流的乘积的求差结果的平均值得到的。通过计算平均值计算有功功率和无功功率的方式提高了计算结果的准确性。进一步,由于求差结果与交流电路的电流和电压的相位差的正弦值有关。因此可以基于该正弦值的正负,得到无功功率的类型。上述通过正弦值的正负来确定无功功率的类型的过程更加直观准确。
进一步,本申请中的有功功率是根据求和结果得到的,因此有功功率也与交流电路的电压的幅值、交流电路的电流的幅值,以及交流电路的电压和电流的相位差的余弦值相关,而与瞬时电流和瞬时电压不相关。同理,无功功率也与交流电路的电压的幅值、交流电路的电流的幅值,以及交流电路的电压和电流的相位差的正弦值相关,而与瞬时电流和瞬时电压不相关。通常一个交流电路中的电压的幅值、电流的幅值、电压和电流的相位差都是固定不变的。也就是说,本申请中将有功功率和无功功率的计算过程由传统的交流计算灵活地转变成直流计算。
在对当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压的过程中,具体是通过交流电的周期和预设时长的求商结果、交流电的频率和预设采样频率,确定出多个时刻的电流和电压。进一步对多个时刻的电流和电压进行延时处理,得到多个时刻中每一个时刻的电流和电压经过预设时长之后的电流和电压。上述过程保证了能够基于延时处理前后的多个时刻的电流曲线和电压曲线,得到交流电路中电压的幅值和电流的幅值,保证了计算功率过程中的准确性,提高了计算精度。
在建立两相静止坐标系的过程中,通过延时之前的多个时刻的电压和延时之后的多个时刻的电压,生成两相静止坐标系的水平坐标轴和竖直坐标轴。从而基于延时前后的多个时刻的电压,构造了正交变换的电压以及电流,从而利用正交变换的思想求解交流电路中的功率。
此外,在考虑到实际的电压电流中含有高次谐波,因此在计算出目标有功功率和目标无功功率之后,还需要进一步对目标有功功率和目标无功功率进行滤波处理,得到实际有功功率和实际无功功率。保证了有功功率和无功功率计算的准确性,避免了高次谐波对功率计算结果的影响。
另一种场景中,除了在两相静止坐标系下计算目标有功功率和目标无功功率之外,本申请还提出了另一种计算方式,具体是将基于两相静止坐标系和两相旋转坐标系之间的预设转换关系,得到两相旋转坐标系下,当前时刻的电压分量和电流分量,以及目标时刻的电流分量和电压分量。最后通过当前时刻的电压分量和电流分量、目标时刻的电流分量和电压分量,得到目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型。上述在两相旋转坐标系下计算功率的过程提供了另一种计算功率的方式,使得功率的计算更加灵活多样。
第二方面,提供了一种确定交流电路功率的装置,该装置包括:获取模块,用于获取交流电路当前时刻的电流和电压;第一处理模块,用于基于预设时长,对该当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压,该目标时刻为该当前时刻后间隔该预设时长的时刻,该预设时长小于该交流电路中交流电的周期;建立模块,用于基于该当前时刻的电压和该目标时刻的电压,建立两相静止坐标系;第一确定模块,用于在该两相静止坐标系下,根据该当前时刻的电流和电压,以及该目标时刻的电流和电压,确定该交流电路的目标有功功率、目标无功功率和该目标无功功率的类型中的至少一项,该目标无功功率的类型用于表示该交流电路中电压和电流的相位关系。
结合第二方面,在某些可能的实现方式中,该第一确定模块具体用于执行下述至少一项:根据第一乘积和第二乘积,确定该目标有功功率,该第一乘积为该当前时刻的电流和电压的乘积,该第二乘积为该目标时刻的电流和电压的乘积;根据第三乘积和第四乘积,确定该目标无功功率和/或该目标无功功率的类型,该第三乘积为该当前时刻的电压和该目标时刻的电流的乘积,该第四乘积为该目标时刻的电压和该当前时刻的电流的乘积。
结合第二方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该第一确定模块还用于:确定该第一乘积和该第二乘积的求和结果;根据该求和结果的平均值,确定该目标有功功率,其中,该求和结果与该交流电路的电压的幅值、该交流电路的电流的幅值,以及该交流电路的电压和电流的相位差的余弦值相关。
结合第二方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该第一确定模块还用于:确定该第三乘积和该第四乘积的求差结果;根据该求差结果的平均值,确定该目标无功功率和/或该目标无功功率的类型,其中,该求差结果与该交流电路的电压的幅值、该交流电路的电流的幅值,以及该交流电路的电压和电流的相位差的正弦值相关,该正弦值的正负用于表示该目标无功功率的类型。
结合第二方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该第一处理模块具体用于:确定该交流电路中交流电的周期和该预设时长的求商结果;根据该求商结果、该交流电路中交流电的频率和预设采样频率,确定包含该当前时刻的电流和电压的多个时刻的电流和电压;在该当前时刻,基于该预设时长,对该多个时刻的电流和电压进行延时处理,得到该多个时刻中每一个时刻的电流和电压经过该预设时长之后的电流和电压。
结合第二方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该建立模块具体用于:根据该每一个时刻的电压以及该每一个时刻经过该预设时长之后的电压,生成该两相静止坐标系的水平坐标轴和竖直坐标轴,其中,该竖直坐标轴用于表示该每一个时刻的电压,该水平坐标轴用于表示该每一个时刻经过该预设时长之后的电压,或者,该水平坐标轴用于表示该每一个时刻的电压,该竖直坐标轴用于表示该每一个时刻经过该预设时长之后的电压。
结合第二方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该装置还包括:第二处理模块,用于对该目标有功功率和该目标无功功率进行滤波处理,得到该交流电路的实际有功功率和实际无功功率。
结合第二方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该装置还包括:第二确定模块,用于基于该两相静止坐标系和两相旋转坐标系之间的预设转换关系、该当前时刻的电流和电压,以及该目标时刻的电流和电压,确定该当前时刻的电流和电压分别在该两相旋转坐标系的电流分量和电压分量,以及该目标时刻的电流和电压分别在该两相旋转坐标系的电流分量和电压分量;在该两相旋转坐标系下,根据该当前时刻的电流分量和电压分量,以及该目标时刻的电流分量和电压分量,确定该目标有功功率、该目标无功功率和该目标无功功率的类型中的至少一项。
第三方面,提供了一种电子设备,包括存储器和处理器。该存储器用于存储可执行程序代码,该处理器用于从存储器中调用并运行该可执行程序代码,使得该电子设备执行上述第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中的方法。
第四方面,提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括:计算机程序代码,当该计算机程序代码在计算机上运行时,使得该计算机执行上述第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中的方法。
第五方面,提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有计算机程序代码,当该计算机程序代码在计算机上运行时,使得该计算机执行上述第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中的方法。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种交流电路中电压变化和电流变化的场景示意图;
图2是本申请实施例提供的一种确定交流电路功率的方法的示意性流程图;
图3是本申请实施例提供的一种从两相静止坐标系转换至两相旋转坐标系的场景示意图;
图4是本申请实施例提供的一种确定交流电路功率的装置的结构示意图;
图5是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行清楚、详尽地描述。其中,在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“/”表示或的意思,例如,A/B可以表示A或B:文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况,另外,在本申请实施例的描述中,“多个”是指两个或多于两个。
以下,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为暗示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。
图1是本申请实施例提供的一种交流电路中电压变化和电流变化的场景示意图。
示例性的,如图1所示,交流电路的电流和电压随时间呈周期性变化。电压随时间变化的曲线可以用下面的公式(1)来表示,电流随时间变化的曲线可以用下面的公式(2)来表示。
Ut=A sin(ωt+θ) 公式(1)
It=B sin(ωt+θ+γ) 公式(2)
其中,在公式(1)~公式(2)中:
Ut:电压,单位:V(伏特);
A:电压的幅值或者电压的峰值;
It:电流,单位:A(安培);
B:电流的幅值或者电流的峰值;
t:时间,单位为s(秒);
ω:交流电的角频率,用于表示交流电线圈在一定的时间t内走过的角度,单位为rad/s;
θ:电压的初相位或者初相角;
θ+γ:电流的初相角,其中,γ表示电流和电压的相位差。
其中,交流电的周期为T,用于表示交流电重复变化一次所需要的时间。交流电的频率为f,交流电的频率与交流电的周期T之间互为倒数,即f=1/T。当时间为t=π/4时,电压和电流均达到各自的峰值。
一般交流电路的功率通常包括视在功率,有功功率和无功功率。其中,视在功率用“S”表示,有功功率用“P”表示,无功功率用“Q”表示。
在计算视在功率S时,可以通过下面的公式(3)来计算:
S=UI 公式(3)
其中,在公式(3)中:
S:视在功率,单位为VA(伏安);
U:电压的有效值,等于其中,Um=A;
I:电流的有效值,等于其中,Im=B。
因此,可以基于上述电流的幅值和电流的有效值之间的关系,以及电压的有效值和电压的幅值之间的关系,可以求出视在功率。
在计算有功功率时,可以根据一个周期内,瞬时电流和瞬时电压的乘积(即瞬时功率)求平均值。因此,有功功率也通常被称为平均功率。
在计算无功功率时,可以利用功率三角形,即视在功率为直角三角形的斜边、有功功率和无功功率分别为两条直角边,通过勾股定理得到无功功率。
上述计算有功功率通常需要获取一个周期内的电流的瞬时值和电压的瞬时值。也就是说,计算交流电路的有功功率至少需要一个交流电的周期;此外,通过勾股定理计算无功功率也无法得到无功功率的类型,其中,无功功率的类型用来表示交流电路中电压和电流的相位关系。
基于上述问题,本申请实施例提出了一种确定交流电路功率的方法,可以缩短有功功率的计算时长,并且还能够得到无功功率的类型。
图2是本申请实施例提供的一种确定交流电路功率的方法的示意性流程图。
示例性的,如图2所示,该方法200包括:
201,获取交流电路当前时刻的电流和电压。
在本申请实施例中,需要计算有功功率和无功功率时,可以先获取当前时刻的交流电路中的电流和电压,也即为当前时刻的瞬时电流和瞬时电压。
202,基于预设时长,对当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压,目标时刻为当前时刻后间隔预设时长的时刻,预设时长小于交流电路中交流电的周期。
应理解,本申请中对当前时刻的电流和电压主要指的是对当前时刻的电压和电流进行延时(或者延迟)处理。进一步基于当前时刻的电流和电压,以及延迟处理之后的电压和电流来进行后续的计算。
一种可能的实现方式中,基于预设时长,对当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压,具体包括:
确定交流电路中交流电的周期和预设时长的求商结果;
根据求商结果、交流电路中交流电的频率和预设采样频率,确定包含当前时刻的电流和电压的多个时刻的电流和电压;
在当前时刻,基于预设时长,对多个时刻的电流和电压进行延时处理,得到多个时刻中每一个时刻的电流和电压经过预设时长之后的电流和电压。
可选的,预设时长为交流电的周期的1/4。
具体的,在根据求商结果、交流电路中交流电的频率和预设采样频率,确定包含当前时刻的电流和电压的多个时刻的电流和电压时,可以用下面的公式(4)或者公式(5)来表示,其中,公式(4)是利用交流电的频率和预设采样频率来计算的,公式(5)是利用交流电的周期和预设采样周期来计算的:
其中,在公式(4)中:
N:多个时刻的数量或者延迟处理的样本数量;
f1:预设采样频率,单位:Hz;
f2:交流电的频率,单位:Hz;
s:求商结果。
其中,在公式(5)中:
T1:交流电的周期,单位:s;
T2:预设采样周期,单位:s。
应理解,上述基于1/4周期对多个时刻的电流和电压进行延迟处理的过程中,首先,交流电的周期和预设时长的求商结果可以理解为:判断预设时长可以将一个交流电的电压曲线或者电流曲线平均分为4部分。其次,根据预设采样频率与交流电的频率的求商结果,或者根据交流电的周期与预设采样周期的求商结果可以得出在一个交流电的周期内,能够采集到的总样本个数。最后,基于公式(4)或者公式(5)进一步求出在1/4段的电流曲线或者1/4段电压曲线上包括的样本数量,即本申请实施例中的延迟处理的样本数量。
还应理解,由于交流电路中的电压曲线每隔1/4周期必然经过电压的峰值或者电压峰值的绝对值,电流曲线每隔1/4周期必然经过电流的峰值或者电流峰值的绝对值。因此按照公式(4)或者公式(5)确定出来的延迟处理前后的电压组成的电压曲线中包括电压的峰值或者电压峰值的绝对值,延迟处理前后的电流组成的电流曲线中包括电流的峰值或者电流峰值的绝对值。
示例性的,假设交流电的周期为400s,则交流电的频率为0.0025Hz。交流电路的预设采样频率为0.1Hz,则预设采样周期为10s,预设时长为100s。那么根据公式(4)或者公式(5)计算可得,在当前时刻,需要延迟处理的样本数量N为10个,10个样本中包含当前时刻。
通过对10个样本的电流和电压分别进行延时处理100s,即可以得到10个样本中每一个样本经过100s之后的电流和电压。
可选的,延迟处理的方式包括采用全通滤波器、滑窗滤波器、二阶广义积分器(Second-Order General Integrator,Sogi)滤波器中的任意一种滤波器,本申请实施例对延迟处理的具体方式不做限定。
上述技术方案中,在对当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压的过程中,具体是通过交流电的周期和预设时长的求商结果、交流电的频率和预设采样频率,确定出多个时刻的电流和电压。进一步对多个时刻的电流和电压进行延时处理,得到多个时刻中每一个时刻的电流和电压经过预设时长之后的电流和电压。上述过程保证了能够基于延时处理前后的多个时刻的电流曲线和电压曲线,得到交流电路中电压的幅值和电流的幅值,保证了计算功率过程中的准确性,提高了计算精度。
203,基于当前时刻的电压和目标时刻的电压,建立两相静止坐标系。
通过上述步骤202,可以得到延时处理之后的多个时刻的电压和电流。其中,延时处理之后的多个时刻包括目标时刻。
一种可能的实现方式中,在根据当前时刻的电压和目标时刻的电压,建立两相静止坐标系时,具体包括:
根据每一个时刻的电压以及每一个时刻经过预设时长之后的电压,生成两相静止坐标系的水平坐标轴和竖直坐标轴,其中,竖直坐标轴用于表示每一个时刻的电压,水平坐标轴用于表示每一个时刻经过预设时长之后的电压,或者,水平坐标轴用于表示每一个时刻的电压,竖直坐标轴用于表示每一个时刻经过预设时长之后的电压。
应理解,两相静止坐标系的水平坐标轴通常用α轴来表示,竖直坐标轴通常用β轴来表示。在两相静止坐标系中,α轴垂直于β轴,因此两相静止坐标系也可以认为是正交坐标系。进一步结合预设时长为交流电的周期的1/4的条件,使得延时处理前后的多个时刻的电压表达式是正交的,同时电流表达式也是正交的。也就是说,只要延时处理前后的电压满足正交关系、电流满足正交关系,α轴具体表示延迟之前的多个时刻的电压还是延迟之后的多个时刻的电压在本申请实施例中不做限定。
示例性的,若将延迟处理之前的多个时刻的电压作为两相静止坐标系的β轴,则延迟处理之后的多个时刻的电压作为两相静止坐标系的α轴;若将延迟处理之前的多个时刻的电压作为两相静止坐标系的α轴,延迟处理之后的多个时刻的电压作为两相静止坐标系的β轴。
上述技术方案中,在建立两相静止坐标系的过程中,通过延时之前的多个时刻的电压和延时之后的多个时刻的电压,生成两相静止坐标系的水平坐标轴和竖直坐标轴。从而基于延时前后的多个时刻的电压,构造了正交变换的电压以及电流,从而利用正交变换的思想求解交流电路中的功率。
204,在两相静止坐标系下,根据当前时刻的电流和电压,以及目标时刻的电流和电压,确定交流电路的目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型中的至少一项,目标无功功率的类型用于表示交流电路中电压和电流的相位关系。
一种可能的实现方式中,在两相静止坐标系下,根据当前时刻的电流和电压,以及目标时刻的电流和电压,确定交流电路的目标有功功率、目标无无功功率和目标无功功率的类型中的至少一项时,具体包括下述至少一项:
根据第一乘积和第二乘积,确定目标有功功率,第一乘积为当前时刻的电流和电压的乘积,第二乘积为目标时刻的电流和电压的乘积;
根据第三乘积和第四乘积,确定目标无功功率和/或目标无功功率的类型,第三乘积为当前时刻的电压和目标时刻的电流的乘积,第四乘积为目标时刻的电压和当前时刻的电流的乘积。
应理解,无功功率的类型一般可以分为感性无功和容性无功,其中,感性无功是指交流电路中电流滞后电压,通常是由电感类设备造成的;容性无功是指交流电路中电流超前电压,通常是由电容类设备造成的。电流与电压的超前或者滞后关系即为电流和电压的相位关系。因此,本申请实施例中的目标无功功率的类型可以用来表示电流和电压的相位关系。
具体的,在根据第一乘积和第二乘积,在确定目标有功功率时,包括:
确定第一乘积和第二乘积的求和结果;
根据求和结果的平均值,确定目标有功功率,其中,求和结果与交流电路的电压的幅值、电流的幅值,以及交流电路的电流和电压的相位差的余弦值相关。
同理,在根据第三乘积和第四乘积,确定目标无功功率和/或目标无功功率的类型时,包括:
确定第三乘积和第四乘积的求差结果;
根据求差结果的平均值,确定目标无功功率和/或目标无功功率的类型,其中,求差结果与交流电路的电压的幅值、电流的幅值,以及交流电路的电压和电流的相位差的正弦值相关,正弦值的正负用于表示目标无功功率的类型。
示例性的,在具体计算交流电路中的目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型中的至少一项时,可以利用下面的公式(6)-公式(7)来计算:
P=1/2(U1I1+U2I2) 公式(6)
Q=1/2(U1I2-U2I1) 公式(7)
其中,在公式(6)~(7)中:
U1:延迟处理之前的电压或者当前时刻的电压;
I1:延迟处理之前的电流或者当前时刻的电流;
U2:延迟处理之后的电压或者目标时刻的电压;
I2:延迟处理之后的电流或者目标时刻的电流。
第三乘积即为U1I1,第二乘积即为U2I2,第三乘积即为U1I2,第四乘积即为U2I1。对应的,U1I1+U2I2即为第一乘积和第二乘积的求和结果;U1I2-U2I1即为第三乘积和第四乘积的求差结果。
下面针对本申请实施例提供的两种建立两相静止坐标系的场景,对目标有功功率、目标无无功功率和目标无功功率的类型的计算过程进行讨论。
一种场景中,假设以延迟处理之前的多个时刻的电压作为两相静止坐标系的α轴,以延迟处理之后的多个时刻的电压作为两相静止坐标系的β轴。那么在延时处理之前,电压可以用下面的公式(8)来表示,电流可以用下面的公式(9)来表示。延迟处理之后,电压则可以用下面的公式(10)来表示,电流则对应用下面的公式(11)来表示。
U1=A sin(ωt+θ) 公式(8)
I1=B sin(ωt+θ+γ) 公式(9)
U2=A cos(ωt+θ) 公式(10)
I2=B cos(ωt+θ+γ) 公式(11)
其中,在公式(8)~(11)中:
A:电压的幅值;
B:电流的幅值;
θ:电压的初相角;
γ:电压和电流的相位差。
其中,通过计算可以得到:
由三角函数基本关系可知:
因此,可以进一步求解第一乘积和第二乘积的求和结果U1I1+U2I2=A·B·cosγ;第三乘积和第四乘积的求差结果U1I2-U2I1=-A·B·sinγ。
由上述表达式可以看出:第一乘积和第二乘积的求和结果是与交流电路中电压的幅值、电流的幅值,以及电压电流的相位差的余弦值相关;第三乘积和第四乘积的求差结果是与交流电路中电压的幅值、电流的幅值,电压电流的相位差的正弦值相关。
再代入至公式(6)~(7),即可求解出最终的P和Q,分别用下面的公式(12)~公式(13)表示:
应理解,γ表示的是电流和电压的相位差或者相位关系。因此,基于无功功率Q的正负或者sinγ的正负,就可以得到无功功率的类型。
示例性的,根据上述公式(8)~公式(11),可以得到本申请实施例中,电流和电压之间的相位差为γ。若Q为正值,即可以得出公式(13)中sinγ为负值。由三角函数的基本概念可知:当γ处于(π/2,π)时,sinγ取值为负值,电流和电压的相位关系为电流滞后电压,目标无功功率的类型为感性无功;相反,若Q为负值,即可以得出公式(13)中sinγ为正值。由三角函数的基本概念可知:当γ处于(0,π/2)时,sinγ取值为正值,电流和电压的相位关系为电流超前电压,目标无功功率的类型为容性无功。
另一种场景中,假设以延迟处理之前的多个时刻的电压作为两相静止坐标系的β轴,以延迟处理之后的多个时刻的电压作为两相静止坐标系的α轴。具体得到的最终的有功功率P和无功功率Q与第一种场景完全相同,此处不再赘述。
在上述技术方案中,在求解有功功率的过程中,具体是通过当前时刻的电流和电压的乘积,以及目标时刻的电流和电压的乘积的求和结果的平均值得到的;在求解无功功率的过程中,主要是基于当前时刻的电压和目标时刻的电流的乘积,以及目标时刻的电压和当前时刻的电流的乘积的求差结果的平均值得到的。通过计算平均值计算有功功率和无功功率的方式提高了计算结果的准确性。进一步,由于求差结果与交流电路的电流和电压的相位差的正弦值有关。因此可以基于该正弦值的正负,得到无功功率的类型。上述通过正弦值的正负来确定无功功率的类型的过程更加直观准确。
进一步,本申请中的有功功率是根据求和结果得到的,因此有功功率也与交流电路的电压的幅值、交流电路的电流的幅值,以及交流电路的电压和电流的相位差的余弦值相关,而与瞬时电流和瞬时电压不相关。同理,无功功率也与交流电路的电压的幅值、交流电路的电流的幅值,以及交流电路的电压和电流的相位差的正弦值相关,而与瞬时电流和瞬时电压不相关。通常一个交流电路中的电压的幅值、电流的幅值、电压和电流的相位差都是固定不变的。也就是说,本申请中将有功功率和无功功率的计算过程由传统的交流计算灵活地转变成直流计算。
此外,除了上述提供的一种在两相静止坐标系下确定交流电路功率的场景之外,本申请实施例还提供了另一种在两相旋转坐标系下确定交流电路功率的方法,具体包括:
基于两相静止坐标系和两相旋转坐标系之间的预设转换关系,当前时刻的电流和电压,以及目标时刻的电流和电压,确定当前时刻的电流和电压分别在两相旋转坐标系的电流分量和电压分量,以及目标时刻的电流和电压分别在两相旋转坐标系的电流分量和电压分量;
在两相旋转坐标系下,根据当前时刻的电流分量和电压分量,以及目标时刻的电流分量和电压分量,确定目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型中的至少一项。
应理解,两相旋转坐标系的两条坐标轴分别为直轴(direct-axis,d轴)和交轴(quadrature axis,q轴)。在两相旋转坐标系中,d轴与q轴相互垂直,且d轴与两相静止坐标系中的α轴夹角为λ。
图3是本申请实施例提供的一种从两相静止坐标系转换至两相旋转坐标系的场景示意图。
示例性的,如图3所示,d轴与α轴夹角为λ。两相静止坐标系和两相旋转坐标系之间的预设转换关系(也称为派克(Park)转换)可以用下面的公式(14)来表示。
基于上述的预设转换关系,可以分别求出当前时刻的电压和电流在两相旋转坐标系的电流分量和电压分量,分别用公式(15)~公式(16)来表示;以及目标时刻的电压和电流在两相旋转坐标系的电流分量和电压分量,分别用公式(17)~公式(18)来表示。
Ud=sinλ·Uα+cosλ·Uβ 公式(15)
Id=sinλ·Iα+cosλ·Iβ 公式(16)
Uq=sinλ·Uβ-cosλ·Uα 公式(17)
Iq=sinλ·Iβ-cosλ·Iα 公式(18)
其中,在公式(15)~(18)中:
Uα:当前时刻的电压,等同于上述的U1;
Iα:当前时刻的电流,等同于上述的I1;
Uβ:目标时刻的电压,等同于上述的U2;
Iβ:目标时刻的电流,等同于上述的I2;
具体的,在两相旋转坐标系下计算P和Q时,可以通过下面的公式(19)~(20)来计算。
P=1/2(UdId+UqIq) 公式(19)
Q=1/2(UdIq-UqId) 公式(20)
联立公式(15)~公式(20),可以得到与上述的公式(6)~公式(7)完全相同的表达式。进一步,可以得到最终的P和Q的表达式,与上述公式(12)~公式(13)完全相同,此处不再重复赘述。
通过上述计算过程,即可以在两相旋转坐标系下计算出目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型中的至少一项。
上述技术方案中,除了在两相静止坐标系下计算目标有功功率和目标无功功率之外,本申请还提出了另一种计算方式,具体是将基于两相静止坐标系和两相旋转坐标系之间的预设转换关系,得到两相旋转坐标系下,当前时刻的电压分量和电流分量,以及目标时刻的电流分量和电压分量。最后通过当前时刻的电压分量和电流分量、目标时刻的电流分量和电压分量,得到目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型。上述在两相旋转坐标系下计算功率的过程提供了另一种计算功率的方式,使得功率的计算更加灵活多样。
进一步,由于交流电路的电压和电流中一般含有高次谐波,为了消除高次谐波的影响,可以对得到的目标有功功率和目标无功功率进行处理,具体包括:
对目标有功功率和目标无功功率进行滤波处理,得到交流电路的实际有功功率和实际无功功率。
示例性的,可以在交流电路的变频器的交流侧安装无源滤波器。其中,无源滤波器由电感(Inductance,一般缩写为L)、电容(Capacitance,C)、电阻(Resistance,R)元件构成谐波共振回路。当LC回路的谐波频率和某一次高次谐波电流频率相同时,即可阻止高次谐波流入交流电路。
又一示例性的,还可以在交流电路中安装无功功率的静止型无功补偿装置,以或得补偿负荷快速变动的无功需求,改善功率因数,滤除系统的高次谐波的影响。
上述技术方案中,在考虑到实际的电压电流中含有高次谐波,因此在计算出目标有功功率和目标无功功率之后,还需要进一步对目标有功功率和目标无功功率进行滤波处理,得到实际有功功率和实际无功功率。保证了有功功率和无功功率计算的准确性,避免了高次谐波对功率计算结果的影响。
综上,本申请提出了一种确定交流电路功率的方法,具体是先获取当前时刻的电流和电压,然后基于预设时长,对当前时刻的电流和电压进行处理,得到与当前时刻间隔预设时长之后的目标时刻的电流和电压,其中,预设时长小于交流电路中交流电的周期。进一步通过两个时刻的电流和电压,建立两相静止坐标系。在两相静止坐标系中,通过当前时刻的电流和电压,以及目标时刻的电流和电压,确定出交流电路中的目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型中的至少一项。上述通过当前时刻的电流和电压,以及目标时刻的电流和电压求解功率的过程,由于目标时刻与当前时刻的间隔小于交流电路的周期,因此使得有功功率的求解不需要滞后一个交流电路的周期,缩短了有功功率的计算时长,提高了有功功率计算的实时性,并且还可以得到无功功率的类型,提高了交流电路功率计算的精确性。
在求解有功功率的过程中,具体是通过当前时刻的电流和电压的乘积,以及目标时刻的电流和电压的乘积的求和结果的平均值得到的;在求解无功功率的过程中,主要是基于当前时刻的电压和目标时刻的电流的乘积,以及目标时刻的电压和当前时刻的电流的乘积的求差结果的平均值得到的。通过计算平均值计算有功功率和无功功率的方式提高了计算结果的准确性。进一步,由于求差结果与交流电路的电流和电压的相位差的正弦值有关。因此可以基于该正弦值的正负,得到无功功率的类型。上述通过正弦值的正负来确定无功功率的类型的过程更加直观准确。
进一步,本申请中的有功功率是根据求和结果得到的,因此有功功率也与交流电路的电压的幅值、交流电路的电流的幅值,以及交流电路的电压和电流的相位差的余弦值相关,而与瞬时电流和瞬时电压不相关。同理,无功功率也与交流电路的电压的幅值、交流电路的电流的幅值,以及交流电路的电压和电流的相位差的正弦值相关,而与瞬时电流和瞬时电压不相关。通常一个交流电路中的电压的幅值、电流的幅值、电压和电流的相位差都是固定不变的。也就是说,本申请中将有功功率和无功功率的计算过程由传统的交流计算灵活地转变成直流计算。
在对当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压的过程中,具体是通过交流电的周期和预设时长的求商结果、交流电的频率和预设采样频率,确定出多个时刻的电流和电压。进一步对多个时刻的电流和电压进行延时处理,得到多个时刻中每一个时刻的电流和电压经过预设时长之后的电流和电压。上述过程保证了能够基于延时处理前后的多个时刻的电流曲线和电压曲线,得到交流电路中电压的幅值和电流的幅值,保证了计算功率过程中的准确性,提高了计算精度。
在建立两相静止坐标系的过程中,通过延时之前的多个时刻的电压和延时之后的多个时刻的电压,生成两相静止坐标系的水平坐标轴和竖直坐标轴。从而基于延时前后的多个时刻的电压,构造了正交变换的电压以及电流,从而利用正交变换的思想求解交流电路中的功率。
此外,在考虑到实际的电压电流中含有高次谐波,因此在计算出目标有功功率和目标无功功率之后,还需要进一步对目标有功功率和目标无功功率进行滤波处理,得到实际有功功率和实际无功功率。保证了有功功率和无功功率计算的准确性,避免了高次谐波对功率计算结果的影响。
另一种场景中,除了在两相静止坐标系下计算目标有功功率和目标无功功率之外,本申请还提出了另一种计算方式,具体是将基于两相静止坐标系和两相旋转坐标系之间的预设转换关系,得到两相旋转坐标系下,当前时刻的电压分量和电流分量,以及目标时刻的电流分量和电压分量。最后通过当前时刻的电压分量和电流分量、目标时刻的电流分量和电压分量,得到目标有功功率、目标无功功率和目标无功功率的类型。上述在两相旋转坐标系下计算功率的过程提供了另一种计算功率的方式,使得功率的计算更加灵活多样。
图4是本申请实施例提供的一种确定交流电路功率的装置的结构示意图。
示例性的,如图4所示,该装置400包括:
获取模块401,用于获取交流电路当前时刻的电流和电压;
第一处理模块402,用于基于预设时长,对该当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压,该目标时刻为该当前时刻后间隔该预设时长的时刻,该预设时长小于该交流电路中交流电的周期;
建立模块403,用于基于该当前时刻的电压和该目标时刻的电压,建立两相静止坐标系;
第一确定模块404,用于在该两相静止坐标系下,根据该当前时刻的电流和电压,以及该目标时刻的电流和电压,确定该交流电路的目标有功功率、目标无功功率和该目标无功功率的类型中的至少一项,该目标无功功率的类型用于表示该交流电路中电压和电流的相位关系。
一种可能的实现方式中,该第一确定模块404具体用于执行下述至少一项:根据第一乘积和第二乘积,确定该目标有功功率,该第一乘积为该当前时刻的电流和电压的乘积,该第二乘积为该目标时刻的电流和电压的乘积;根据第三乘积和第四乘积,确定该目标无功功率和/或该目标无功功率的类型,该第三乘积为该当前时刻的电压和该目标时刻的电流的乘积,该第四乘积为该目标时刻的电压和该当前时刻的电流的乘积。
一种可能的实现方式中,该第一确定模块404还用于:确定该第一乘积和该第二乘积的求和结果;根据该求和结果的平均值,确定该目标有功功率,其中,该求和结果与该交流电路的电压的幅值、该交流电路的电流的幅值,以及该交流电路的电压和电流的相位差的余弦值相关。
一种可能的实现方式中,该第一确定模块404还用于:确定该第三乘积和该第四乘积的求差结果;根据该求差结果的平均值,确定该目标无功功率和/或该目标无功功率的类型,其中,该求差结果与该交流电路的电压的幅值、该交流电路的电流的幅值,以及该交流电路的电压和电流的相位差的正弦值相关,该正弦值的正负用于表示该目标无功功率的类型。
一种可能的实现方式中,该第一处理模块402具体用于:确定该交流电路中交流电的周期和该预设时长的求商结果;根据该求商结果、该交流电路中交流电的频率和预设采样频率,确定包含该当前时刻的电流和电压的多个时刻的电流和电压;在该当前时刻,基于该预设时长,对该多个时刻的电流和电压进行延时处理,得到该多个时刻中每一个时刻的电流和电压经过该预设时长之后的电流和电压。
一种可能的实现方式中,该建立模块403具体用于:根据该每一个时刻的电压以及该每一个时刻经过该预设时长之后的电压,生成该两相静止坐标系的水平坐标轴和竖直坐标轴,其中,该竖直坐标轴用于表示该每一个时刻的电压,该水平坐标轴用于表示该每一个时刻经过该预设时长之后的电压,或者,该水平坐标轴用于表示该每一个时刻的电压,该竖直坐标轴用于表示该每一个时刻经过该预设时长之后的电压。
可选的,该装置还包括:第二处理模块,用于对该目标有功功率和该目标无功功率进行滤波处理,得到该交流电路的实际有功功率和实际无功功率。
可选的,该装置还包括:第二确定模块,用于基于该两相静止坐标系和两相旋转坐标系之间的预设转换关系、该当前时刻的电流和电压,以及该目标时刻的电流和电压,确定该当前时刻的电流和电压分别在该两相旋转坐标系的电流分量和电压分量,以及该目标时刻的电流和电压分别在该两相旋转坐标系的电流分量和电压分量;在该两相旋转坐标系下,根据该当前时刻的电流分量和电压分量,以及该目标时刻的电流分量和电压分量,确定该目标有功功率、该目标无功功率和该目标无功功率的类型中的至少一项。
图5是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
示例性的,如图5所示,该电子设备500包括:存储器501和处理器502,其中,存储器501中存储有可执行程序代码5011,处理器502用于调用并执行该可执行程序代码5011执行一种确定交流电路功率的方法。
本实施例可以根据上述方法示例对电子设备进行功能模块的划分,例如,可以对应各个功能模块,也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中,上述集成的模块可以采用硬件的形式实现。需要说明的是,本实施例中对模块的划分是示意性的,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式。
在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下,该电子设备可以包括:获取模块、第一处理模块、建立模块、第一确定模块等。需要说明的是,上述方法实施例涉及的各个步骤的所有相关内容的可以援引到对应功能模块的功能描述,在此不再赘述。
本实施例提供的电子设备,用于执行上述一种确定交流电路功率的方法,因此可以达到与上述实现方法相同的效果。
在采用集成的单元的情况下,电子设备可以包括处理模块、存储模块。其中,处理模块可以用于对电子设备的动作进行控制管理。存储模块可以用于支持电子设备执行相互程序代码和数据等。
其中,处理模块可以是处理器或控制器,其可以实现或执行结合本申请公开内容所藐视的各种示例性的逻辑方框,模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合,例如包括一个或多个微处理器组合,数字信号处理(digital signal processing,DSP)和微处理器的组合等等,存储模块可以是存储器。
本实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质中存储有计算机程序代码,当该计算机程序代码在计算机上运行时,使得计算机执行上述相关方法步骤实现上述实施例中的一种确定交流电路功率的方法。
本实施例还提供了一种计算机程序产品,当该计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行上述相关步骤,以实现上述实施例中的一种确定交流电路功率的方法。
另外,本申请的实施例提供的电子设备具体可以是芯片,组件或模块,该电子设备可包括相连的处理器和存储器;其中,存储器用于存储指令,当电子设备运行时,处理器可调用并执行指令,以使芯片执行上述实施例中的一种确定交流电路功率的方法。
其中,本实施例提供的电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品或芯片均用于执行上文所提供的对应的方法,因此,其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果,此处不再赘述。
通过以上实施方式的描述,所属领域的技术人员可以了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
以上内容,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种确定交流电路功率的方法,其特征在于,所述方法包括:
获取交流电路当前时刻的电流和电压;
基于预设时长,对所述当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压,所述目标时刻为所述当前时刻后间隔所述预设时长的时刻,所述预设时长小于所述交流电路中交流电的周期;
基于所述当前时刻的电压和所述目标时刻的电压,建立两相静止坐标系;
在所述两相静止坐标系下,根据所述当前时刻的电流和电压,以及所述目标时刻的电流和电压,确定所述交流电路的目标有功功率、目标无功功率和所述目标无功功率的类型中的至少一项,所述目标无功功率的类型用于表示所述交流电路中电压和电流的相位关系;
其中,所述在所述两相静止坐标系下,根据所述当前时刻的电流和电压,以及所述目标时刻的电流和电压,确定所述交流电路的目标有功功率、目标无功功率和所述目标无功功率的类型中的至少一项,包括下述至少一项:
根据第一乘积和第二乘积,确定所述目标有功功率,所述第一乘积为所述当前时刻的电流和电压的乘积,所述第二乘积为所述目标时刻的电流和电压的乘积;
根据第三乘积和第四乘积,确定所述目标无功功率和/或所述目标无功功率的类型,所述第三乘积为所述当前时刻的电压和所述目标时刻的电流的乘积,所述第四乘积为所述目标时刻的电压和所述当前时刻的电流的乘积。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据第一乘积和第二乘积,确定所述目标有功功率包括:
确定所述第一乘积和所述第二乘积的求和结果;
根据所述求和结果的平均值,确定所述目标有功功率,其中,所述求和结果与所述交流电路的电压的幅值、所述交流电路的电流的幅值,以及所述交流电路的电压和电流的相位差的余弦值相关。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据第三乘积和第四乘积,确定所述目标无功功率和/或所述目标无功功率的类型包括:
确定所述第三乘积和所述第四乘积的求差结果;
根据所述求差结果的平均值,确定所述目标无功功率和/或所述目标无功功率的类型,其中,所述求差结果与所述交流电路的电压的幅值、所述交流电路的电流的幅值,以及所述交流电路的电压和电流的相位差的正弦值相关,所述正弦值的正负用于表示所述目标无功功率的类型。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于预设时长,对所述当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压包括:
确定所述交流电路中交流电的周期和所述预设时长的求商结果;
根据所述求商结果、所述交流电路中交流电的频率和预设采样频率,确定包含所述当前时刻的电流和电压的多个时刻的电流和电压;
在所述当前时刻,基于所述预设时长,对所述多个时刻的电流和电压进行延时处理,得到所述多个时刻中每一个时刻的电流和电压经过所述预设时长之后的电流和电压。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述基于所述当前时刻的电压和所述目标时刻的电压,建立两相静止坐标系包括:
根据所述每一个时刻的电压以及所述每一个时刻经过所述预设时长之后的电压,生成所述两相静止坐标系的水平坐标轴和竖直坐标轴,其中,所述竖直坐标轴用于表示所述每一个时刻的电压,所述水平坐标轴用于表示所述每一个时刻经过所述预设时长之后的电压,或者,所述水平坐标轴用于表示所述每一个时刻的电压,所述竖直坐标轴用于表示所述每一个时刻经过所述预设时长之后的电压。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
对所述目标有功功率和所述目标无功功率进行滤波处理,得到所述交流电路的实际有功功率和实际无功功率。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
基于所述两相静止坐标系和两相旋转坐标系之间的预设转换关系、所述当前时刻的电流和电压,以及所述目标时刻的电流和电压,确定所述当前时刻的电流和电压分别在所述两相旋转坐标系的电流分量和电压分量,以及所述目标时刻的电流和电压分别在所述两相旋转坐标系的电流分量和电压分量;
在所述两相旋转坐标系下,根据所述当前时刻的电流分量和电压分量,以及所述目标时刻的电流分量和电压分量,确定所述目标有功功率、所述目标无功功率和所述目标无功功率的类型中的至少一项。
8.一种确定交流电路功率的装置,其特征在于,所述装置包括:
获取模块,用于获取交流电路当前时刻的电流和电压;
第一处理模块,用于基于预设时长,对所述当前时刻的电流和电压进行处理,得到目标时刻的电流和电压,所述目标时刻为所述当前时刻后间隔所述预设时长的时刻,所述预设时长小于所述交流电路中交流电的周期;
建立模块,用于基于所述当前时刻的电压和所述目标时刻的电压,建立两相静止坐标系;
第一确定模块,用于在所述两相静止坐标系下,根据所述当前时刻的电流和电压,以及所述目标时刻的电流和电压,确定所述交流电路的目标有功功率、目标无功功率和所述目标无功功率的类型中的至少一项,所述目标无功功率的类型用于表示所述交流电路中电压和电流的相位关系;
其中,所述第一确定模块具体用于执行下述任一项:
根据第一乘积和第二乘积,确定所述目标有功功率,所述第一乘积为所述当前时刻的电流和电压的乘积,所述第二乘积为所述目标时刻的电流和电压的乘积;
根据第三乘积和第四乘积,确定所述目标无功功率和/或所述目标无功功率的类型,所述第三乘积为所述当前时刻的电压和所述目标时刻的电流的乘积,所述第四乘积为所述目标时刻的电压和所述当前时刻的电流的乘积。
9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:
存储器,用于存储可执行程序代码;
处理器,用于从所述存储器中调用并运行所述可执行程序代码,使得所述电子设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,当所述计算机程序被执行时,实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
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