EP2032996A2 - Method for instantaneously determining rates of distortion of signals on an ac electrical network, and associated device - Google Patents

Method for instantaneously determining rates of distortion of signals on an ac electrical network, and associated device

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Publication number
EP2032996A2
EP2032996A2 EP07788993A EP07788993A EP2032996A2 EP 2032996 A2 EP2032996 A2 EP 2032996A2 EP 07788993 A EP07788993 A EP 07788993A EP 07788993 A EP07788993 A EP 07788993A EP 2032996 A2 EP2032996 A2 EP 2032996A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
frequency
processing means
fundamental
processed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07788993A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marc Weber
Aymeric Plo
Denis Blache
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Operations SAS
Original Assignee
Airbus Operations SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Operations SAS filed Critical Airbus Operations SAS
Publication of EP2032996A2 publication Critical patent/EP2032996A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/20—Measurement of non-linear distortion

Definitions

  • a method of instantaneously determining signal distortion rates on an AC power grid, and associated device is provided.
  • the subject of the present invention is a method for instantaneous determination of a signal distortion rate on an alternating electrical network, and in particular on an alternating electrical network distributing variable frequency signals. It also relates to an electronic device capable of implementing such a method.
  • the main purpose of the invention is to propose a solution for providing real-time information for the characterization of disturbances present on an electrical network, in particular an electrical network whose frequency of the voltage available on the network is variable.
  • the method according to the invention is however directly transferable to electrical networks whose frequency of the available voltage is fixed.
  • the field of the invention is, in general, that of the analysis of AC electrical networks, and in particular the determination of the disturbances likely to be present on such networks.
  • Such an analysis may especially consist of an operation to qualify the linearity of the characteristic of a system connected to the considered power grid. If this characteristic is linear, the system responds to a sinusoid by a sinusoid, otherwise, it introduces a distortion and the output signal is no longer sinusoidal, but has acquired harmonics
  • the rate of distortion also called harmonic distortion rate, abbreviated as THD, is a quantity which makes it possible to evaluate, by means of a unique number, the disturbance of a current or of a voltage at a point of a given electrical network, considering the deformation the sinusoidal magnitude of the signals of said network.
  • THD is defined as the ratio of the overall rms value of harmonics (i.e., the quadratic sum of harmonics) to the rms value of the fundamental component, according to formula (1):
  • THD I ) H k 2) / H 0>
  • Ho represents the value of the root mean square or rms value of the fundamental component of the respective signal
  • H ⁇ represents the value of the root mean square of the second harmonic K.
  • the formula (1) is a formula for calculating the harmonic distortion rate adapted to a frequency approach of the signal to be processed.
  • the THD thus provides a quantitative evaluation of the frequency content of a signal to be measured by indicating the energy importance of the harmonics with respect to the fundamental component of the signal.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • Such an algorithm gives the amplitude and the phase of each frequency step.
  • a second calculation corresponding to formula (1), makes it possible to determine the THD.
  • Such calculations are suitable for stationary signals. For obvious practical reasons, they involve a number of points previously defined, very often equal to a power of two to optimize the calculation time.
  • the mentioned FFT algorithms calculate the THD over a large number of signal periods. With such a principle, it is not possible to distinguish a fast variation of THD on a signal whose duration is low compared to the duration of the calculation window, because such a rapid variation would be averaged by the rest of the calculation window. measured signal.
  • variable frequency electricity grids there are now industrial sectors where the use of variable frequency electricity grids is developing. This is particularly the case in the aeronautics sector.
  • the jumbo jet For example, the jumbo jet
  • A380 Airbus implements such an electrical network.
  • the I Arthur380 alternative electricity grid is a three-phase network whose generation is provided by four variable frequency generators, abbreviated as VFG, directly coupled to the high pressure stage of each reactor.
  • VFG variable frequency generators
  • the excitation of the alternator is controlled so as to obtain a controlled output effective voltage of 115 volts at 200 volts, the frequency of the network being between 360 Hz and 800 Hz approximately.
  • Each reactor drives a GFV that powers its own alternative main busbar.
  • the increasing use of electricity in this field of application is motivated in particular by a reduction in the mass of the apparatus in question, by making it possible to simplify heavy hydraulic networks that are constraining in terms of maintenance.
  • a general problem that the object of the invention seeks to solve is thus to overcome the lack of means for calculating in real time an instantaneous value of THD, while adapting to a network. generating a variable frequency signal.
  • the object of the invention proposes a solution to the problems and disadvantages which have just been exposed.
  • the invention proposes a method for instantaneous determination of distortion rate on variable frequency signals, and an associated device, in which a harmonic distortion rate is calculated over a shortest possible time window, corresponding to to the duration of a fundamental period of the signal considered.
  • it is sought to precisely determine the value of the frequency of the signal whose THD is to be calculated, and an iteration of certain measurements carried out during a given calculation for calculating the THD on subsequent signals.
  • Such a method can moreover be applied directly to alternative fixed frequency electric networks.
  • the invention therefore essentially relates to a method of instantaneous determination of a distortion rate on an alternative electric network, characterized in that it comprises the various steps of:
  • the method according to the invention may have one or more additional characteristics among the following:
  • the alternating electric network is a variable frequency alternating electric network, the input signal being a variable frequency signal;
  • the step of selecting, with the first processing means, a single period of the input signal comprises the various operations consisting of:
  • the sample signal by reporting on the input signal the alternating start and end times of the identified processed signal.
  • the step of identifying the period of the filtered signal to be processed and alternating start and end times of the filtered signal to be processed comprises the additional preliminary operation of transmitting, from the selection means to the third means, processing, information relating to the end of alternation time of a filtered signal portion directly preceding the sample signal.
  • the filtering device comprises a first filter presenting a first cutoff frequency and a second filter having a second cutoff frequency, the input signal being transmitted to the first filter and the second filter, producing respectively a first filtered signal and a second filtered signal, respectively transmitted to a first detection means passing zeros and a second zero crossing detecting means of the third processing means, generating zero crossing information and each transmitting to a single logical comparator said zero crossing information, said logical comparator interpreting said information; obtained to determine the fundamental frequency to be considered in the operation of identifying the start and end times of alternation.
  • the first cutoff frequency is equal to the maximum frequency observable on the variable frequency network, and in that the second cutoff frequency is less than or equal to twice the value of the minimum frequency observable on the variable frequency network.
  • the first cutoff frequency is equal to 800 Hz and the second cutoff frequency is equal to 600 Hz.
  • the step of selecting, with the first processing means, a single alternation of the input signal comprises the various operations consisting of:
  • the method comprises the prior step of transmitting, from the selection means to the fourth processing means, information relating to the end of alternation time of a signal portion directly preceding the sample signal.
  • the calculation step, with the second processing means, of the rate of Harmonic distortion of the sample signal includes the operations of:
  • the step of calculating, with the second processing means, the harmonic distortion ratio of the sample signal comprises the operations of:
  • the input signal is a digital signal.
  • the input signal is an analog signal.
  • the present invention also relates to a device for instantaneous determination of a distortion rate on signals of an alternating electric network, able to implement at least one embodiment of the method according to the invention, said device receiving as input an input signal, characterized in that the device comprises in particular:
  • first processing means for selecting a single period of the input signal to obtain a sample signal
  • second processing means receiving as input the sample signal, for calculating the harmonic distortion rate of the received sample signal
  • the device according to the invention may have one or more additional characteristics among the following:
  • the alternative electric network is a variable frequency network
  • the first processing means comprises:
  • a filtering device filtering the fundamental frequency of the input signal, to obtain a filtered signal to be processed; a third processing means identifying the period of the filtered signal at processing and the instants of beginning and end of alternation of the filtered signal to be processed by detecting zero crossings of the fundamental present in the filtered signal to be processed;
  • a selection means determining the sample signal by transferring to the input signal the start and end times of alternation of the identified processed signal.
  • the filtering device comprises a first filter having a first cutoff frequency and a second filter having a second cutoff frequency, the first filter and the second filter receiving the input signal and producing respectively a first filtered signal and a second signal; filtered, and the third processing means comprises: a first zero passage detection means and a second zero crossing detection means, respectively receiving the first filtered signal and the second filtered signal, and producing passage information; zero respectively of the first filtered signal and the second filtered signal; a single logic comparator receiving the information relating to the zero crossing and interpreting said obtained information to determine the frequency of the fundamental to be considered.
  • FIG. 4 a detailed exemplary embodiment of the exemplary embodiment of FIG. 2; in Figure 5, a first schematic exemplary embodiment of a second processing means involved in the device according to the invention; - In Figure 6, a second schematic exemplary embodiment of the second processing means involved in the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows very schematically an example 100 of the device according to the invention.
  • An input signal Sin is provided by the variable frequency electrical network.
  • the input signal Sin is received by a first processing means 1, which selects, in a first step of the method according to the invention, a single period of the input signal Sin.
  • the power grid in question provides a variable frequency alternating current
  • the term "input signal period” is used to denote the period of the input signal characterizing, during a given time window, said input signal, the latter being actually periodic over the time window considered.
  • the single period selected by the first processing means is then transmitted, via a sample signal Sper, to a second processing means 2 of the device according to the invention.
  • the second processing means 2 performs, according to a second step of the method according to the invention, a calculation of THD for each signal period transmitted to it via the sample signal Sper.
  • the device according to the invention is able to perform a calculation of THD, and to provide, under the form of an output signal Sout, a numerical value, or, in the case of a completely analog processing, an analog form of the result of the calculation.
  • the signal processing which has just been described is implemented either directly on analog signals, or on digital samples, obtained in a conventional manner by passing an analog signal in an analog / digital converter. digital.
  • FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of the first processing means 1.
  • the first processing means 1 consists of a filtering device 11, a third processing means 12, a selection device 15, and an iteration circuit 16.
  • the filtering device 11 receives the input signal Sin at its input, its function is to filter the input signal Sin so as to keep only the frequencies close to the frequency of the fundamental component, also called fundamental, of the input signal. Sin, and thus provide a filtered signal to be processed Sf.
  • the filtered signal to be processed Sf is then transmitted to the third processing means 12, the function of which is to carry out a zero crossing detection operation of the fundamental, in order to identify the period of the filtered signal Sf and the start times of alternation and end of alternation of the filtered signal Sf.
  • alternation designates the portion of the signal comprised between a first instant, called the beginning of alternation, and a second instant, called the end of alternation, the amplitudes of the signal at the instants of the beginning of alternation and end of alternation being equal, but not necessarily zero, the signal considered having evolved on a single whole period between the instants of beginning of alternation and end of alternation.
  • cycle designates a particular alternation, for which the amplitudes noted at times - or dates - of beginning and end of alternation are zero.
  • Information relating to the start and end times of alternation is transmitted in the form of a signal Sp at a first input of a selection device, which moreover receives, at a second input, the signal d Sin input.
  • the selection device 15 then has the function of only selecting, by transferring the instants of beginning of alternation and end of alternation on the input signal Sin, a single period of the input signal Sin, the period thus selected corresponding to the sample signal Sper which is then transmitted to the second processing means 2.
  • a first information signal Sm corresponding to end of processing information and including in particular the end of alternation period of the signal Sin which comes to be processed, are transmitted from the selection means 15 to an iteration circuit 16.
  • the latter uses this information to transmit, via a second information signal Sn, an input data.
  • the third processing means 12 the latter being able to extract from the second information signal Sn alternating start information of the next period of the signal Sin to be processed. The latter will be the next directly following Sin signal, the entire Sin signal can be processed.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of the first processing means 1.
  • the first processing means 1 consists of a fourth processing means 13, a fifth processing means 14, the selection device 15, and the iteration circuit 16.
  • the fourth processing means 13 receives as input the input signal Sin, from which it extracts a portion corresponding to a previously defined time window of the signal Sin and forming a truncated signal; fourth processing means 13 is to perform a frequency analysis of the truncated signal, in order to extract the frequency content and identify the fundamental frequency of the truncated signal.
  • the information produced by the fourth processing means 13 is transmitted in the form of a third information signal Sg to the fifth processing means 14, the function of which is to determine, from the transmitted frequency information, the start times and the end of alternation of the input signal Sin, corresponding to the cycle start and cycle end dates of the fundamental of the truncated signal.
  • the information relating to the instants of start and end of alternation are transmitted in the form of the information signal Sp at the first input of the selection device 15, whose operation is the same as that described in FIG. first example.
  • the signals supplied and received by the iteration circuit 16 are identical to those of the first example described. However, in the second example, the second information signal Sn is transmitted to the fourth processing means 13, which is thus aware of the new date from which the search of the fundamental of the input signal must be sought.
  • FIG. 4 shows a detailed exemplary embodiment corresponding to the more general device represented in FIG. 2.
  • This detailed example is particularly adapted to the case where the fundamental frequency of the input signal Sin is likely to vary over a frequency range included between a minimum frequency and a maximum frequency greater than double the minimum frequency. This is the case, for example, for variable frequency electrical networks whose frequency can vary over a range from 360 Hz to 800 Hz.
  • the filtering device 11 by means of a first filter 111 and a second filter 112, the first filter and the second filter being for example low-pass filters having different cut-off frequencies, respectively equal to 800 Hz and 600 Hz in the example.
  • the cutoff frequencies chosen are different from those mentioned.
  • a first cut-off frequency of between 750 Hz and 850 Hz is selected, and a second cut-off frequency of between 550 Hz and 650 Hz.
  • the first filter 111 and the second filter 112 each receive the input signal Sin at the input. , which is previously duplicated, and respectively produce a first filtered signal Sf1 and a second filtered signal Sf2.
  • the first filtered signal SfI and the second filtered signal Sf2 are respectively transmitted to a first module 121 and to a second module 121 'of the third processing means 12, the first module and the second module being means of detection of zero crossing which are in this example, identical.
  • the zero crossing detection information generated by the modules 121 and 121 ' is then transmitted to a logic comparator 122 of the third processing means 12 which, based on said zero crossing detection information, determines the frequency of the fundamental to be considered. . This determination is made as follows:
  • the frequency of the signals detected in the first filtered signal Sf1 will be between 720 Hz and 800 Hz, corresponding to the first harmonic, and the frequency of the signals detected in the first signal.
  • second filtered signal Sf2 will be between 360 Hz and 400 Hz;
  • the frequency of the signals detected in the first filtered signal Sf1 will be between 400 Hz and 600 Hz, and the frequency of the signals detected in the second filtered signal Sf2 will also be between 400 Hz and 800 Hz;
  • the frequency of the signals detected in the first filtered signal SfI will be between 600 Hz and 800 Hz, and no signal will be detected in the second filtered signal Sf2; input signal being here completely cut by the second filter 112.
  • the logic comparator 122 detects the presence of different signals from the first filter 111 and the second filter 112, it considers only the second filtered signal Sf2 from the second filter 112 as containing the fundamental of the input signal; when the logic comparator 122 detects the presence of identical signals from the first filter 111 and the second filter 112, it considers indifferently the first filtered signal Sf1 or the second filtered signal Sf2 as containing the fundamental of the input signal; when the logic comparator 122 detects the presence of a signal from the first filter 111 and the absence of a signal from the second filter 112, it considers only the first filtered signal Sf1 from the first filter 111 as containing the fundamental of the signal d 'Entrance.
  • the logic comparator 122 thus makes it possible to transmit, after processing by the modules 121 or 121 ', the good filtered signal, that is to say the signal containing the fundamental of the input signal Sin, by means of selection 15.
  • the calculation of the THD performed by the second processing means 2 can then be performed according to different methods.
  • the second processing means 2 carries out a complete frequency analysis of the received sample signal Sper by establishing the frequency spectrum, that is by extracting the amplitude values from it. of each of the harmonics and the fundamental of the signal considered. Once these values are determined, we apply the formula (1) previously given.
  • a second method a temporal approach of the signal to be processed is made. Such a method appears to be more efficient in terms of computing time, and therefore more suitable for real-time applications, and can be used on digital signals as on analog signals. In such an approach, it is the effective values of the different signals that must be considered.
  • the second processing means 2 which receives as input the sample signal Sper, comprises a first processing module 21 which, from the sample signal Sper, develops a signal Sfond, relative to the frequency of the fundamental, which includes only the frequency content relative to the fundamental frequency of the signal.
  • the first processing module makes, for example, a filtering operation, digital or analog depending on the nature of the signal Sper, in particular with a bandpass filter centered on the fundamental.
  • a second processing module 22 of the second processing means 2 uses the signal Sfond and the sample signal Sper to perform a calculation of THD according to the following formula (2):
  • THD I 00 * V (( V S per ⁇ / S background) 2 -1) where V S p er represents the rms value of the sample signal Sper and Vsfond represents the rms value of the Sfond signal.
  • the second processing means 2 which receives the sample signal Sper as input, comprises a third processing module 23 which, from the sample signal Sper, separates the signal Sfond relating to the fundamental frequency of a signal Sharm complementary, corresponding to the Sper sample signal to which the Sfond signal was removed.
  • the first processing module makes, for example, a filtering operation, digital or analog depending on the nature of the signal Sper, including a bandpass filter centered on the frequency of the fundamental.
  • a fourth processing module 24 of the second processing means 2 then uses the Sfond and Sharm signals to perform a THD calculation according to the following formula (3):
  • THD I 00 * (V Sh armA / S background) where Vsharm represents the rms value of the Sharm signal, and where V S f 0n d represents the rms value of the Sfond signal.
  • the formulas (2) and (3) here constitute formulas for calculating the harmonic distortion rate adapted to a temporal approach of the signal to be processed.

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Abstract

Method for instantaneously determining rates of distortion of signals on an ac electrical network, and associated device. The present invention addresses the need for real-time calculation of an instantaneous value of discrete harmonic rate, adapted in particular for an electrical network producing a variable-frequency signal. In a general manner, the invention proposes a method for instantaneously determining rates of distortion on variable-frequency signals, and an associated device, in which a rate of harmonic distortion is calculated over a time window that is as short as possible, corresponding to the duration of a period of the fundamental of a relevant signal. Advantageously, one seeks to precisely determine the value of the frequency of the signal whose DHT is to be calculated, and an iteration is carried out for certain measurements made during a given calculation for the calculation of the DHT on subsequent signals.

Description

Procédé de détermination instantanée de taux de distorsion de signaux sur un réseau électrique alternatif, et dispositif associé. A method of instantaneously determining signal distortion rates on an AC power grid, and associated device.
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention a pour objet un procédé de détermination instantanée d'un taux de distorsion de signaux sur un réseau électrique alternatif, et notamment sur un réseau électrique alternatif distribuant des signaux à fréquence variable. Elle concerne également un dispositif électronique apte à mettre en œuvre un tel procédé. L'invention a essentiellement pour but de proposer une solution pour fournir en temps réel des informations pour la caractérisation des perturbations présentes sur un réseau électrique, notamment un réseau électrique dont la fréquence de la tension disponible sur le réseau est variable. Le procédé selon l'invention est cependant directement transposable à des réseaux électriques dont la fréquence de la tension disponible est fixe.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The subject of the present invention is a method for instantaneous determination of a signal distortion rate on an alternating electrical network, and in particular on an alternating electrical network distributing variable frequency signals. It also relates to an electronic device capable of implementing such a method. The main purpose of the invention is to propose a solution for providing real-time information for the characterization of disturbances present on an electrical network, in particular an electrical network whose frequency of the voltage available on the network is variable. The method according to the invention is however directly transferable to electrical networks whose frequency of the available voltage is fixed.
Le domaine de l'invention est, d'une façon générale, celui de l'analyse des réseaux électriques à courant alternatif, et notamment la détermination des perturbations susceptibles d'être présentes sur de tels réseaux. Une telle analyse peut notamment consister en une opération visant à qualifier la linéarité de la caractéristique d'un système relié au réseau électrique considéré. Si cette caractéristique est linéaire, le système répond à une sinusoïde par une sinusoïde, sinon, il introduit une distorsion et le signal de sortie n'est plus sinusoïdal, mais a acquis des harmoniques Le taux de distorsion, encore appelé taux de distorsion harmonique, abrégé par le sigle THD, est une grandeur qui permet d'évaluer, à l'aide d'un nombre unique, la perturbation d'un courant ou d'une tension en un point d'un réseau électrique donné, en considérant la déformation de la grandeur sinusoïdale des signaux dudit réseau. Ce taux est fréquemment utilisé pour mesurer la pollution harmonique que provoquent les différents appareils reliés au réseau considéré, et pour surveiller des fluctuations rapides sur le réseau. Le THD est défini comme le rapport de la valeur efficace globale des harmoniques (c'est-à-dire la somme quadratique des harmoniques) à la valeur efficace de la composante fondamentale, selon la formule (1 ) suivante : Formule (1 ) : THD=I »)Hk 2)/H0> où Ho représente la valeur de la moyenne quadratique, ou valeur efficace, de la composante fondamentale du signal considéré, et Hκ représente la valeur de la moyenne quadratique de l'harmonique de rang K. La formule (1 ) constitue une formule de calcul du taux de distorsion harmonique adaptée à une approche fréquentielle du signal à traiter.The field of the invention is, in general, that of the analysis of AC electrical networks, and in particular the determination of the disturbances likely to be present on such networks. Such an analysis may especially consist of an operation to qualify the linearity of the characteristic of a system connected to the considered power grid. If this characteristic is linear, the system responds to a sinusoid by a sinusoid, otherwise, it introduces a distortion and the output signal is no longer sinusoidal, but has acquired harmonics The rate of distortion, also called harmonic distortion rate, abbreviated as THD, is a quantity which makes it possible to evaluate, by means of a unique number, the disturbance of a current or of a voltage at a point of a given electrical network, considering the deformation the sinusoidal magnitude of the signals of said network. This rate is frequently used to measure the harmonic pollution caused by the different devices connected to the considered network, and to monitor rapid fluctuations on the network. THD is defined as the ratio of the overall rms value of harmonics (i.e., the quadratic sum of harmonics) to the rms value of the fundamental component, according to formula (1): Formula (1): THD = I ") H k 2) / H 0> where Ho represents the value of the root mean square or rms value of the fundamental component of the respective signal, and H κ represents the value of the root mean square of the second harmonic K. The formula (1) is a formula for calculating the harmonic distortion rate adapted to a frequency approach of the signal to be processed.
Le THD donne ainsi une évaluation quantitative de contenu fréquentiel d'un signal à mesurer en indiquant l'importance énergétique des harmoniques par rapport à la composante fondamentale du signal. Actuellement, la très grande majorité des appareils de mesure aptes à calculer le THD d'un signal procèdent en utilisant un algorithme de FFT (Fast Fourier Transform en anglais, pour Transformée de Fourier Rapide), basé sur la décomposition en séries de Fourier du signal à mesurer. Un tel algorithme donne l'amplitude et la phase de chaque pas fréquentiel. A partir de cette information, un second calcul, correspondant à la formule (1 ), permet de déterminer le THD. Par définition, de tels calculs sont adaptés à des signaux stationnaires. Pour des raisons pratiques évidentes, ils font intervenir un nombre de points préalablement défini, très souvent égal à une puissance de deux pour optimiser les temps de calcul. ARRI ERE-PLAN TECH NOLOG IQU E DE L' I NVENTIONThe THD thus provides a quantitative evaluation of the frequency content of a signal to be measured by indicating the energy importance of the harmonics with respect to the fundamental component of the signal. Currently, the vast majority of measurement devices capable of calculating the THD of a signal proceed using an Fast Fourier Transform (FFT) algorithm, based on the Fourier series decomposition of the signal. to measure. Such an algorithm gives the amplitude and the phase of each frequency step. From this information, a second calculation, corresponding to formula (1), makes it possible to determine the THD. By definition, such calculations are suitable for stationary signals. For obvious practical reasons, they involve a number of points previously defined, very often equal to a power of two to optimize the calculation time. BACKGROUND TECH NOLOGICAL ASPECTS OF I NVENTION
Les appareils du commerce aujourd'hui disponibles sont adaptés pour mesurer des THD sur des signaux dont la fréquence est fixe et préalablement connue. Typiquement, de telles fréquences sont soit 50 Hz (Hertz) sur le réseau électrique Européen, soit 60 Hz sur le réseau électrique américain, ou encore 400 Hz par exemple sur certains réseaux présents dans le domaine de l'aéronautique. De tels appareils ne peuvent pas fonctionner pour réaliser des mesures sur un signal dont la fréquence est variable, et dont la valeur ne peut être prévue à l'avance.Commercially available devices available today are suitable for measuring THD on signals whose frequency is fixed and previously known. Typically, such frequencies are either 50 Hz (Hertz) on the European electricity grid, or 60 Hz on the American power grid, or 400 Hz for example on some networks present in the field of aeronautics. Such devices can not operate to make measurements on a signal whose frequency is variable, and whose value can not be predicted in advance.
De plus, les algorithmes FFT mentionnés calculent le THD sur un nombre important de périodes du signal. Avec un tel principe, il n'est pas possible de distinguer une variation rapide de THD sur un signal dont la durée est faible par rapport à la durée de la fenêtre de calcul ;en effet, une telle variation rapide serait moyennée par le reste du signal mesuré.In addition, the mentioned FFT algorithms calculate the THD over a large number of signal periods. With such a principle, it is not possible to distinguish a fast variation of THD on a signal whose duration is low compared to the duration of the calculation window, because such a rapid variation would be averaged by the rest of the calculation window. measured signal.
Enfin, le calcul des FFT s'applique par principe sur un nombre important de périodes du signal ;en effet, jusqu'à présent, les signaux analysés étaient stationnaires, et il n'était pas nécessaire de concentrer les calculs sur une durée courte ;en conséquence, les calculs existant de FFT ne sont pas adaptés à des analyses sur des intervalles de temps très courts.Finally, the calculation of FFTs applies in principle to a large number of signal periods, as, until now, the signals Analyzes were stationary, and it was not necessary to focus the computation over a short period of time, so the existing FFT calculations are not suitable for analyzes over very short time intervals.
Or il existe désormais des secteurs industriels où l'utilisation de réseaux électriques à fréquence variable se développe. C'est le cas notamment du secteur de l'aéronautique. Par exemple, l'avion gros porteurHowever, there are now industrial sectors where the use of variable frequency electricity grids is developing. This is particularly the case in the aeronautics sector. For example, the jumbo jet
A380 d'Airbus met en œuvre un tel réseau électrique. En effet, le réseau électrique alternatif de IΑ380 est un réseau triphasé dont la génération est assurée par quatre générateurs à fréquence variable, abrégé par le sigle VFG, directement accouplés sur l'étage haute pression de chaque réacteur. L'excitation de l'alternateur est commandée de façon à obtenir une tension efficace de sortie régulée de 115 Volts à 200 Volts, la fréquence du réseau étant comprise entre 360 Hz et 800 Hz environ. Chaque réacteur entraîne un GFV qui alimente sa propre barre bus principale alternative. D'une façon générale, l'utilisation croissante de l'électricité dans ce domaine d'application est motivée notamment par une réduction de masse de l'appareil considéré, en permettant une simplification des réseaux hydrauliques lourds et contraignants en terme de maintenance. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION Un problème général que cherche à résoudre l'objet de l'invention est ainsi de pallier l'absence de moyens de calcul en temps réel d'une valeur instantanée de THD, tout en s'adaptant à un réseau électrique produisant un signal à fréquence variable.A380 Airbus implements such an electrical network. Indeed, the I réseau380 alternative electricity grid is a three-phase network whose generation is provided by four variable frequency generators, abbreviated as VFG, directly coupled to the high pressure stage of each reactor. The excitation of the alternator is controlled so as to obtain a controlled output effective voltage of 115 volts at 200 volts, the frequency of the network being between 360 Hz and 800 Hz approximately. Each reactor drives a GFV that powers its own alternative main busbar. In general, the increasing use of electricity in this field of application is motivated in particular by a reduction in the mass of the apparatus in question, by making it possible to simplify heavy hydraulic networks that are constraining in terms of maintenance. GENERAL DESCRIPTION OF THE INVENTION A general problem that the object of the invention seeks to solve is thus to overcome the lack of means for calculating in real time an instantaneous value of THD, while adapting to a network. generating a variable frequency signal.
L'objet de l'invention propose une solution aux problèmes et inconvénients qui viennent d'être exposés. D'une façon générale, l'invention propose un procédé de détermination instantanée de taux de distorsion sur des signaux à fréquence variable, et un dispositif associé, dans lequel on calcule un taux de distorsion harmonique sur une fenêtre temporelle la plus courte possible, correspondant à la durée d'une période du fondamental du signal considéré. Avantageusement, on cherche à déterminer précisément la valeur de la fréquence du signal dont le THD est à calculer, et on procède à une itération de certaines mesures réalisées lors d'un calcul donné pour le calcul du THD sur des signaux suivants. Un tel procédé peut par ailleurs être appliqué directement à des réseaux électriques alternatifs à fréquence fixe. L'invention concerne donc essentiellement un procédé de détermination instantanée d'un taux de distorsion sur un réseau électrique alternatif caractérisé en ce qu'il comporte les différentes étapes consistant à :The object of the invention proposes a solution to the problems and disadvantages which have just been exposed. In general, the invention proposes a method for instantaneous determination of distortion rate on variable frequency signals, and an associated device, in which a harmonic distortion rate is calculated over a shortest possible time window, corresponding to to the duration of a fundamental period of the signal considered. Advantageously, it is sought to precisely determine the value of the frequency of the signal whose THD is to be calculated, and an iteration of certain measurements carried out during a given calculation for calculating the THD on subsequent signals. Such a method can moreover be applied directly to alternative fixed frequency electric networks. The invention therefore essentially relates to a method of instantaneous determination of a distortion rate on an alternative electric network, characterized in that it comprises the various steps of:
- recevoir, depuis le réseau électrique, un signal d'entrée (Sin); - sélectionner avec un premier moyen de traitement (1 ), une période unique du signal d'entrée pour obtenir un signal échantillon (Sper);receiving, from the electrical network, an input signal (Sin); selecting with a first processing means (1) a single period of the input signal to obtain a sample signal (Sper);
- transmettre le signal échantillon à un deuxième moyen de traitement (2);transmitting the sample signal to a second processing means (2);
- calculer le taux de distorsion harmonique du signal échantillon avec le deuxième moyen de traitement.- calculate the harmonic distortion rate of the sample signal with the second processing means.
Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le procédé selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes :In addition to the main features which have just been mentioned in the preceding paragraph, the method according to the invention may have one or more additional characteristics among the following:
- le réseau électrique alternatif est un réseau électrique alternatif à fréquence variable, le signal d'entrée étant un signal à fréquence variable ;the alternating electric network is a variable frequency alternating electric network, the input signal being a variable frequency signal;
- l'étape de sélection, avec le premier moyen de traitement, d'une période unique du signal d'entrée comporte les différentes opérations consistant à :the step of selecting, with the first processing means, a single period of the input signal comprises the various operations consisting of:
- filtrer le signal d'entrée au moyen d'un dispositif de filtrage filtrant la fréquence du fondamental du signal d'entrée, pour obtenir un signal filtré à traiter;filtering the input signal by means of a filtering device filtering the fundamental frequency of the input signal, to obtain a filtered signal to be processed;
- identifier la période du signal filtré à traiter et les instants de début et de fin d'alternance du signal filtré à traiter en détectant, au moyen d'un troisième moyen de traitement, des passages par zéro du fondamental présent dans le signal filtré à traiter ;identifying the period of the filtered signal to be processed and the instants of beginning and end of alternation of the filtered signal to be processed by detecting, by means of a third processing means, zero crossings of the fundamental present in the filtered signal at treat;
- sélectionner, avec un moyen de sélection, le signal échantillon en reportant sur le signal d'entrée les instants de début et de fin d'alternance du signal traité identifiés.selecting, with a selection means, the sample signal by reporting on the input signal the alternating start and end times of the identified processed signal.
- l'étape d'identification de la période du signal filtré à traiter et des instants de début et de fin d'alternance du signal filtré à traiter comporte l'opération préalable supplémentaire consistant à transmettre, depuis le moyen de sélection vers le troisième moyen de traitement, une information relative à l'instant de fin d'alternance d'une portion de signal filtré précédant directement le signal échantillon. - le dispositif de filtrage comporte un premier filtre présentant une première fréquence de coupure et un deuxième filtre présentant une deuxième fréquence de coupure, le signal d'entrée étant transmis au premier filtre et au deuxième filtre, produisant respectivement un premier signal filtré et un deuxième signal filtré, transmis respectivement à un premier moyen de détection de passage par zéros et à un deuxième moyen de détection de passage par zéro du troisième moyen de traitement, produisant des informations relatives au passage par zéro et transmettant chacun à un unique comparateur logique lesdites informations de passage par zéro, ledit comparateur logique interprétant lesdites informations obtenues pour déterminer la fréquence du fondamental à considérer dans l'opération d'identification des instants de début et de fin d'alternance.the step of identifying the period of the filtered signal to be processed and alternating start and end times of the filtered signal to be processed comprises the additional preliminary operation of transmitting, from the selection means to the third means, processing, information relating to the end of alternation time of a filtered signal portion directly preceding the sample signal. the filtering device comprises a first filter presenting a first cutoff frequency and a second filter having a second cutoff frequency, the input signal being transmitted to the first filter and the second filter, producing respectively a first filtered signal and a second filtered signal, respectively transmitted to a first detection means passing zeros and a second zero crossing detecting means of the third processing means, generating zero crossing information and each transmitting to a single logical comparator said zero crossing information, said logical comparator interpreting said information; obtained to determine the fundamental frequency to be considered in the operation of identifying the start and end times of alternation.
- la première fréquence de coupure est égale à la fréquence maximale observable sur le réseau à fréquence variable, et en ce que la deuxième fréquence de coupure est inférieure ou égale au double de la valeur de la fréquence minimale observable sur le réseau à fréquence variable.- The first cutoff frequency is equal to the maximum frequency observable on the variable frequency network, and in that the second cutoff frequency is less than or equal to twice the value of the minimum frequency observable on the variable frequency network.
- la première fréquence de coupure est égale à 800 Hz et en ce que la deuxième fréquence de coupure est égale à 600 Hz.the first cutoff frequency is equal to 800 Hz and the second cutoff frequency is equal to 600 Hz.
- l'étape de sélection, avec le premier moyen de traitement, d'une alternance unique du signal d'entrée comporte les différentes opérations consistant à :the step of selecting, with the first processing means, a single alternation of the input signal comprises the various operations consisting of:
- réaliser, au moyen d'un quatrième moyen de traitement et sur un signal tronqué correspondant au signal d'entrée sur un intervalle de temps préalablement déterminé, une analyse fréquentielle du signal tronqué, pour identifier un contenu fréquentiel et la fréquence du fondamental du signal d'entrée;performing, by means of a fourth processing means and on a truncated signal corresponding to the input signal over a predetermined time interval, a frequency analysis of the truncated signal, to identify a frequency content and the fundamental frequency of the signal input;
- identifier, au moyen d'un cinquième moyen de traitement, une date de début et une date de fin de cycle du fondamental ;identifying, by means of a fifth processing means, a start date and an end date of the fundamental cycle;
- sélectionner, avec un moyen de sélection, un intervalle temporel correspondant à une période du signal d'entrée en reportant sur le signal tronqué les dates de début et de fin de cycle du fondamental identifiées.selecting, with a means of selection, a time interval corresponding to a period of the input signal by transferring to the truncated signal the start and end dates of the fundamental cycle identified.
- le procédé comporte l'étape préalable consistant à transmettre, depuis le moyen de sélection vers le quatrième moyen de traitement , une information relative à l'instant de fin d'alternance d'une portion de signal précédant directement le signal échantillon. - l'étape de calcul, avec le deuxième moyen de traitement, du taux de distorsion harmonique du signal échantillon comporte les opérations consistant à :- The method comprises the prior step of transmitting, from the selection means to the fourth processing means, information relating to the end of alternation time of a signal portion directly preceding the sample signal. the calculation step, with the second processing means, of the rate of Harmonic distortion of the sample signal includes the operations of:
- réaliser une analyse fréquentielle complète du signal échantillon pour déterminer l'amplitude de chacune des harmoniques du signal échantillon ; - appliquer aux amplitudes déterminées une formule de calcul du taux de distorsion harmonique adaptée à une approche fréquentielle du signal à traiter.performing a complete frequency analysis of the sample signal to determine the amplitude of each of the harmonics of the sample signal; applying to the determined amplitudes a formula for calculating the harmonic distortion rate adapted to a frequency approach of the signal to be processed.
- l'étape de calcul, avec le deuxième moyen de traitement, du taux de distorsion harmonique du signal échantillon comporte les opérations consistant à :the step of calculating, with the second processing means, the harmonic distortion ratio of the sample signal comprises the operations of:
- calculer les valeurs efficaces du signal complet et du fondamental ;- calculate the rms values of the complete and fundamental signals;
- appliquer aux valeurs efficaces calculées une formule de calcul du taux de distorsion harmonique adaptée à une approche temporelle du signal à traiter. - le signal d'entrée est un signal numérique.applying to the calculated effective values a formula for calculating the harmonic distortion rate adapted to a temporal approach of the signal to be processed. the input signal is a digital signal.
- le signal d'entrée est un signal analogique.- the input signal is an analog signal.
La présente invention se rapporte également à un dispositif de détermination instantanée d'un taux de distorsion sur des signaux d'un réseau électrique alternatif, apte à mettre en œuvre au moins un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, ledit dispositif recevant en entrée un signal d'entrée, caractérisé en ce que le dispositif comporte notamment :The present invention also relates to a device for instantaneous determination of a distortion rate on signals of an alternating electric network, able to implement at least one embodiment of the method according to the invention, said device receiving as input an input signal, characterized in that the device comprises in particular:
- un premier moyen de traitement pour sélectionner une période unique du signal d'entrée pour obtenir un signal échantillon; - un deuxième moyen de traitement, recevant en entrée le signal échantillon, pour calculer le taux de distorsion harmonique du signal échantillon reçu.first processing means for selecting a single period of the input signal to obtain a sample signal; a second processing means, receiving as input the sample signal, for calculating the harmonic distortion rate of the received sample signal.
Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le dispositif selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes :In addition to the main features that have just been mentioned in the preceding paragraph, the device according to the invention may have one or more additional characteristics among the following:
- le réseau électrique alternatif est un réseau à fréquence variable ;the alternative electric network is a variable frequency network;
- le premier moyen de traitement comporte :the first processing means comprises:
- un dispositif de filtrage filtrant la fréquence du fondamental du signal d'entrée, pour obtenir un signal filtré à traiter; - un troisième moyen de traitement identifiant la période du signal filtré à traiter et les instants de début et de fin d'alternance du signal filtré à traiter en détectant des passages par zéro du fondamental présent dans le signal filtré à traiter ;a filtering device filtering the fundamental frequency of the input signal, to obtain a filtered signal to be processed; a third processing means identifying the period of the filtered signal at processing and the instants of beginning and end of alternation of the filtered signal to be processed by detecting zero crossings of the fundamental present in the filtered signal to be processed;
- un moyen de sélection déterminant le signal échantillon en reportant sur le signal d'entrée les instants de début et de fin d'alternance du signal traité identifiés.a selection means determining the sample signal by transferring to the input signal the start and end times of alternation of the identified processed signal.
- le dispositif de filtrage comporte un premier filtre présentant une première fréquence de coupure et un deuxième filtre présentant une deuxième fréquence de coupure, le premier filtre et le deuxième filtre recevant le signal d'entrée et produisant respectivement un premier signal filtré et un deuxième signal filtré, et le troisième moyen de traitement comporte : -un premier moyen de détection de passage par zéros et un deuxième moyen de détection de passage par zéro, recevant respectivement le premier signal filtré et le deuxième signal filtré, et produisant des informations relatives au passage par zéro respectivement du premier signal filtré et du deuxième signal filtré ; -un unique comparateur logique recevant les informations relatives au passage par zéro et interprétant lesdites informations obtenues pour déterminer la fréquence du fondamental à considérer. BREVE DESCRIPTION DES FIGURESthe filtering device comprises a first filter having a first cutoff frequency and a second filter having a second cutoff frequency, the first filter and the second filter receiving the input signal and producing respectively a first filtered signal and a second signal; filtered, and the third processing means comprises: a first zero passage detection means and a second zero crossing detection means, respectively receiving the first filtered signal and the second filtered signal, and producing passage information; zero respectively of the first filtered signal and the second filtered signal; a single logic comparator receiving the information relating to the zero crossing and interpreting said obtained information to determine the frequency of the fundamental to be considered. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent :These are presented only as an indication and in no way limitative of the invention. The figures show:
- à la figure 1 , une représentation schématique et générale du dispositif selon l'invention ; - à la figure 2, un premier exemple de réalisation schématique d'un premier moyen de traitement intervenant dans le dispositif selon l'invention ;- In Figure 1, a schematic and general representation of the device according to the invention; - In Figure 2, a first schematic exemplary embodiment of a first processing means involved in the device according to the invention;
- à la figure 3, un deuxième exemple de réalisation schématique du premier moyen de traitement intervenant dans le dispositif selon l'invention ;- In Figure 3, a second schematic exemplary embodiment of the first processing means involved in the device according to the invention;
- à la figure 4, un exemple de réalisation détaillé de l'exemple de réalisation de la figure 2 ; à la figure 5, un premier exemple de réalisation schématique d'un deuxième moyen de traitement intervenant dans le dispositif selon l'invention ; - à la figure 6, un deuxième exemple de réalisation schématique du deuxième moyen de traitement intervenant dans le dispositif selon l'invention.in FIG. 4, a detailed exemplary embodiment of the exemplary embodiment of FIG. 2; in Figure 5, a first schematic exemplary embodiment of a second processing means involved in the device according to the invention; - In Figure 6, a second schematic exemplary embodiment of the second processing means involved in the device according to the invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DES FORMES DE REALISATION PREFEREES DE L'INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Les différents éléments apparaissant sur plusieurs figures auront gardé, sauf précision contraire, la même référence.The different elements appearing in several figures will have kept, unless otherwise stated, the same reference.
La figure 1 montre de façon très schématique un exemple 100 de dispositif selon l'invention. Un signal d'entrée Sin est fourni par le réseau électrique à fréquence variable. Le signal d'entrée Sin est reçu par un premier moyen de traitement 1 , qui sélectionne, selon une première étape du procédé selon l'invention, une unique période du signal d'entrée Sin. Bien que le réseau électrique considéré fournisse un courant alternatif à fréquence variable, on parle ici de période du signal d'entrée pour désigner la période du signal d'entrée caractérisant, pendant une fenêtre temporelle donnée, ledit signal d'entrée ;ce dernier étant effectivement périodique sur la fenêtre temporelle considérée.Figure 1 shows very schematically an example 100 of the device according to the invention. An input signal Sin is provided by the variable frequency electrical network. The input signal Sin is received by a first processing means 1, which selects, in a first step of the method according to the invention, a single period of the input signal Sin. Although the power grid in question provides a variable frequency alternating current, the term "input signal period" is used to denote the period of the input signal characterizing, during a given time window, said input signal, the latter being actually periodic over the time window considered.
La période unique sélectionnée par le premier moyen de traitement lest alors transmise, par l'intermédiaire d'un signal échantillon Sper, à un deuxième moyen de traitement 2 du dispositif selon l'invention. Le deuxième moyen de traitement 2 réalise, selon une deuxième étape du procédé selon l'invention, un calcul de THD pour chaque période de signal qui lui est transmise par l'intermédiaire du signal échantillon Sper. Ainsi, pour chaque période du signal d'entrée Sin, qui est transmise au deuxième moyen de traitement par l'intermédiaire du signal échantillon Sper, le dispositif selon l'invention est en mesure de réaliser un calcul de THD, et de fournir , sous la forme d'un signal de sortie Sout, une valeur numérique, ou, dans le cas d'un traitement entièrement analogique, une forme analogique du résultat du calcul. D'une façon générale, le traitement des signaux qui vient d'être décrit, est mis en œuvre soit directement sur des signaux analogiques, soit sur des échantillons numériques, obtenus de manière classique par passage d'un signal analogique dans un convertisseur analogique/numérique.The single period selected by the first processing means is then transmitted, via a sample signal Sper, to a second processing means 2 of the device according to the invention. The second processing means 2 performs, according to a second step of the method according to the invention, a calculation of THD for each signal period transmitted to it via the sample signal Sper. Thus, for each period of the input signal Sin, which is transmitted to the second processing means via the sample signal Sper, the device according to the invention is able to perform a calculation of THD, and to provide, under the form of an output signal Sout, a numerical value, or, in the case of a completely analog processing, an analog form of the result of the calculation. In a general way, the signal processing which has just been described, is implemented either directly on analog signals, or on digital samples, obtained in a conventional manner by passing an analog signal in an analog / digital converter. digital.
La figure 2 montre un premier exemple de réalisation du premier moyen de traitement 1. Dans cet exemple, le premier moyen de traitement 1 est constitué d'un dispositif de filtrage 11 , d'un troisième moyen de traitement 12, d'un dispositif de sélection 15, et d'un circuit d'itération 16.FIG. 2 shows a first exemplary embodiment of the first processing means 1. In this example, the first processing means 1 consists of a filtering device 11, a third processing means 12, a selection device 15, and an iteration circuit 16.
Le dispositif de filtrage 11 reçoit en entrée le signal d'entrée Sin ;sa fonction est de filtrer le signal d'entrée Sin pour ne conserver que les fréquences proches de la fréquence de la composante fondamentale, aussi appelée fondamental, du signal d'entrée Sin, et fournir ainsi un signal filtré à traiter Sf. Le signal filtré à traiter Sf est ensuite transmis au troisième moyen de traitement 12, dont la fonction est de réaliser une opération de détection de passage par zéro du fondamental, afin d'identifier la période du signal filtré Sf et les instants de début d'alternance et de fin d'alternance du signal filtré Sf.The filtering device 11 receives the input signal Sin at its input, its function is to filter the input signal Sin so as to keep only the frequencies close to the frequency of the fundamental component, also called fundamental, of the input signal. Sin, and thus provide a filtered signal to be processed Sf. The filtered signal to be processed Sf is then transmitted to the third processing means 12, the function of which is to carry out a zero crossing detection operation of the fundamental, in order to identify the period of the filtered signal Sf and the start times of alternation and end of alternation of the filtered signal Sf.
D'une façon générale, on désigne par le terme alternance la portion de signal comprise entre un premier instant, dit de début d'alternance, et un deuxième instant, dit de fin d'alternance, les amplitudes du signal aux instants de début d'alternance et de fin d'alternance étant égales, mais pas nécessairement nulle, le signal considéré ayant évolué sur une unique période entière entre les instants de début d'alternance et de fin d'alternance. Le terme cycle désigne une alternance particulière, pour laquelle les amplitudes constatées aux instants - ou dates - de début et de fin d'alternance sont nulles.In general terms, the term "alternation" designates the portion of the signal comprised between a first instant, called the beginning of alternation, and a second instant, called the end of alternation, the amplitudes of the signal at the instants of the beginning of alternation and end of alternation being equal, but not necessarily zero, the signal considered having evolved on a single whole period between the instants of beginning of alternation and end of alternation. The term cycle designates a particular alternation, for which the amplitudes noted at times - or dates - of beginning and end of alternation are zero.
Des informations relatives aux instants de début et de fin d'alternance sont transmises sous la forme d'un signal Sp à une première entrée d'un dispositif de sélection, qui reçoit par ailleurs, au niveau d'une deuxième entrée, le signal d'entrée Sin. Le dispositif de sélection 15 a alors pour fonction de ne sélectionner, en reportant les instants de début d'alternance et de fin d'alternance sur le signal d'entrée Sin, qu'une unique période du signal d'entrée Sin, la période ainsi sélectionnée correspondant au signal échantillon Sper qui est alors transmis au deuxième moyen de traitement 2.Information relating to the start and end times of alternation is transmitted in the form of a signal Sp at a first input of a selection device, which moreover receives, at a second input, the signal d Sin input. The selection device 15 then has the function of only selecting, by transferring the instants of beginning of alternation and end of alternation on the input signal Sin, a single period of the input signal Sin, the period thus selected corresponding to the sample signal Sper which is then transmitted to the second processing means 2.
Simultanément à la transmission du signal échantillon Sper au deuxième moyen de traitement 2, un premier signal d'information Sm, correspondant à des informations de fin de traitement et comportant notamment l'instant de fin d'alternance de la période du signal Sin qui vient d'être traitée, sont transmises depuis le moyen de sélection 15 vers un circuit d'itération 16. Ce dernier exploite ces informations pour transmettre, par l'intermédiaire d'un deuxième signal d'information Sn, une donnée d'entrée au troisième moyen de traitement 12, ce dernier étant apte à extraire du deuxième signal d'information Sn une information de début d'alternance de la prochaine période du signal Sin à traiter. Cette dernière sera donc la période directement suivante du signal Sin, la totalité du signal Sin pouvant ainsi être traitée.Simultaneously with the transmission of the sample signal Sper to the second processing means 2, a first information signal Sm, corresponding to end of processing information and including in particular the end of alternation period of the signal Sin which comes to be processed, are transmitted from the selection means 15 to an iteration circuit 16. The latter uses this information to transmit, via a second information signal Sn, an input data. the third processing means 12, the latter being able to extract from the second information signal Sn alternating start information of the next period of the signal Sin to be processed. The latter will be the next directly following Sin signal, the entire Sin signal can be processed.
La figure 3 montre un deuxième exemple de réalisation du premier moyen de traitement 1. Dans cet exemple, le premier moyen de traitement 1 est constitué d'un quatrième moyen de traitement 13, d'un cinquième moyen de traitement 14, du dispositif de sélection 15, et du circuit d'itération 16. Le quatrième moyen de traitement 13 reçoit en entrée le signal d'entrée Sin, dont il extrait une portion correspondant à une fenêtre temporelle préalablement définie du signal Sin et formant un signal tronqué ;la fonction du quatrième moyen de traitement 13 est de réaliser une analyse fréquentielle du signal tronqué, afin d'en extraire le contenu fréquentiel et d'identifier la fréquence du fondamental du signal tronqué. Les informations élaborées par le quatrième moyen de traitement 13 sont transmises, sous la forme d'un troisième signal d'information Sg au cinquième moyen de traitement 14, dont la fonction est de déterminer, à partir des informations fréquentielles transmises, les instants de début et de fin d'alternance du signal d'entrée Sin, correspondant aux dates de début de cycle et de fin de cycle du fondamental du signal tronqué.FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of the first processing means 1. In this example, the first processing means 1 consists of a fourth processing means 13, a fifth processing means 14, the selection device 15, and the iteration circuit 16. The fourth processing means 13 receives as input the input signal Sin, from which it extracts a portion corresponding to a previously defined time window of the signal Sin and forming a truncated signal; fourth processing means 13 is to perform a frequency analysis of the truncated signal, in order to extract the frequency content and identify the fundamental frequency of the truncated signal. The information produced by the fourth processing means 13 is transmitted in the form of a third information signal Sg to the fifth processing means 14, the function of which is to determine, from the transmitted frequency information, the start times and the end of alternation of the input signal Sin, corresponding to the cycle start and cycle end dates of the fundamental of the truncated signal.
Comme dans le premier exemple, les informations relatives aux instants de début et de fin d'alternance sont transmises sous la forme du signal d'information Sp à la première entrée du dispositif de sélection 15, dont le fonctionnement est le même que celui décrit au premier exemple.As in the first example, the information relating to the instants of start and end of alternation are transmitted in the form of the information signal Sp at the first input of the selection device 15, whose operation is the same as that described in FIG. first example.
Les signaux fournis et reçus par le circuit d'itération 16 sont identiques à ceux du premier exemple décrit. Cependant, dans le deuxième exemple, le deuxième signal d'information Sn est transmis au quatrième moyen de traitement 13, qui a ainsi connaissance de la nouvelle date à partir de laquelle la recherche du fondamental du signal d'entrée doit être recherchée.The signals supplied and received by the iteration circuit 16 are identical to those of the first example described. However, in the second example, the second information signal Sn is transmitted to the fourth processing means 13, which is thus aware of the new date from which the search of the fundamental of the input signal must be sought.
La figure 4 montre un exemple de réalisation détaillé correspondant au dispositif plus général représenté sur la figure 2. Cet exemple détaillé, est particulièrement adapté au cas où la fréquence du fondamental du signal d'entrée Sin est susceptible de varier sur une plage de fréquences comprise entre une fréquence minimale et une fréquence maximale supérieure au double de la fréquence minimale. C'est le cas, par exemple, pour les réseaux électriques à fréquence variable dont la fréquence peut varier sur une plage allant de 360 Hz à 800 Hz.FIG. 4 shows a detailed exemplary embodiment corresponding to the more general device represented in FIG. 2. This detailed example is particularly adapted to the case where the fundamental frequency of the input signal Sin is likely to vary over a frequency range included between a minimum frequency and a maximum frequency greater than double the minimum frequency. This is the case, for example, for variable frequency electrical networks whose frequency can vary over a range from 360 Hz to 800 Hz.
Pour de tels réseaux électriques, il est délicat de proposer un filtrage dans lequel on garantit de couper dans tous les cas une première harmonique du signal d'entrée, tout en garantissant de filtrer - c'est-à-dire de laisser passer -, toujours dans tous les cas, la composante fondamentale du signal d'entrée. En effet, dans le cas où la composante fondamentale est comprise entre 360 Hz et 400 Hz, la fréquence de la première harmonique sera comprise entre 720 Hz et 800 Hz, c'est-à-dire encore dans la plage de fréquence possible pour une composante fondamentale d'un signal d'entrée du réseau considéré. Le troisième moyen de traitement 12 risque alors d'identifier la première harmonique à une composante fondamentale.For such electrical networks, it is difficult to propose a filter in which it is guaranteed to cut in all cases a first harmonic of the input signal, while ensuring to filter - that is to say, to pass -, always in all cases, the fundamental component of the input signal. Indeed, in the case where the fundamental component is between 360 Hz and 400 Hz, the frequency of the first harmonic will be between 720 Hz and 800 Hz, that is to say still in the possible frequency range for a fundamental component of an input signal of the considered network. The third processing means 12 then risks identifying the first harmonic with a fundamental component.
Il faut donc être en mesure de couper, grâce au dispositif de filtrage 11 , un signal compris entre 720 Hz et 800 Hz lorsque ce signal correspond à une première harmonique du signal d'entrée Sin, et filtrer un tel signal lorsqu'il correspond à une composante fondamental du signal d'entrée Sin, ceci dans le but de fournir un signal filtré Sf exploitable au troisième moyen de traitement 12. Pour répondre à cette attente, on propose, dans l'exemple de la figureIt must therefore be able to cut, thanks to the filtering device 11, a signal between 720 Hz and 800 Hz when this signal corresponds to a first harmonic of the input signal Sin, and filter such a signal when it corresponds to a fundamental component of the input signal Sin, this in order to provide a filtered signal Sf exploitable third processing means 12. To meet this expectation, it is proposed, in the example of FIG
4, de réaliser le dispositif de filtrage 11 au moyen d'un premier filtre 111 et d'un deuxième filtre 112, le premier filtre et le deuxième filtre étant par exemple des filtres passe-bas ayant des fréquences de coupure différentes, respectivement égales à 800 Hz et 600 Hz dans l'exemple considéré. Dans d'autres exemples de réalisation, les fréquences de coupure choisies sont différentes de celles mentionnées. Avantageusement, on choisit une première fréquence de coupure comprise entre 750 Hz et 850 Hz, et une deuxième fréquence de coupure comprise entre 550 Hz et 650 Hz. Le premier filtre 111 et le deuxième filtre 112 reçoivent chacun en entrée le signal d'entrée Sin, qui est préalablement dupliqué, et produisent respectivement un premier signal filtré Sf1 et un deuxième signal filtré Sf2.4, to realize the filtering device 11 by means of a first filter 111 and a second filter 112, the first filter and the second filter being for example low-pass filters having different cut-off frequencies, respectively equal to 800 Hz and 600 Hz in the example. In other exemplary embodiments, the cutoff frequencies chosen are different from those mentioned. Advantageously, a first cut-off frequency of between 750 Hz and 850 Hz is selected, and a second cut-off frequency of between 550 Hz and 650 Hz. The first filter 111 and the second filter 112 each receive the input signal Sin at the input. , which is previously duplicated, and respectively produce a first filtered signal Sf1 and a second filtered signal Sf2.
Le premier signal filtré SfI et le deuxième signal filtré Sf2 sont respectivement transmis à un premier module 121 et à un deuxième module 121 ' du troisième moyen de traitement 12, le premier module et le deuxième module étant des moyens de détection de passage par zéro qui sont, dans cet exemple, identiques. Les informations de détection de passage par zéro élaborées par les modules 121 et 121 ' sont ensuite transmises à un comparateur logique 122 du troisième moyen de traitement 12 qui, en fonction desdites informations de détection de passage par zéro, détermine la fréquence du fondamental à considérer. Cette détermination est réalisée comme suit :The first filtered signal SfI and the second filtered signal Sf2 are respectively transmitted to a first module 121 and to a second module 121 'of the third processing means 12, the first module and the second module being means of detection of zero crossing which are in this example, identical. The zero crossing detection information generated by the modules 121 and 121 'is then transmitted to a logic comparator 122 of the third processing means 12 which, based on said zero crossing detection information, determines the frequency of the fundamental to be considered. . This determination is made as follows:
- lorsque la fréquence réelle du fondamental est comprise entre 360 Hz et 400 Hz, la fréquence des signaux détectés dans le premier signal filtré Sf1 sera comprise entre 720 Hz et 800 Hz, correspondant à la première harmonique, et la fréquence des signaux détectés dans le deuxième signal filtré Sf2 sera comprise entre 360 Hz et 400 Hz ;when the fundamental fundamental frequency is between 360 Hz and 400 Hz, the frequency of the signals detected in the first filtered signal Sf1 will be between 720 Hz and 800 Hz, corresponding to the first harmonic, and the frequency of the signals detected in the first signal. second filtered signal Sf2 will be between 360 Hz and 400 Hz;
- lorsque la fréquence réelle du fondamental est comprise entre 400 Hz et 600 Hz, la fréquence des signaux détectés dans le premier signal filtré Sf1 sera comprise entre 400 Hz et 600 Hz, et la fréquence des signaux détectés dans le deuxième signal filtré Sf2 sera également comprise entre 400 Hz et 800 Hz ;when the fundamental fundamental frequency is between 400 Hz and 600 Hz, the frequency of the signals detected in the first filtered signal Sf1 will be between 400 Hz and 600 Hz, and the frequency of the signals detected in the second filtered signal Sf2 will also be between 400 Hz and 800 Hz;
- lorsque la fréquence réelle du fondamental est comprise entre 600 Hz et 800 Hz, la fréquence des signaux détectés dans le premier signal filtré SfI sera comprise entre 600 Hz et 800 Hz, et aucun signal ne sera détecté dans le deuxième signal filtré Sf2, le signal d'entrée étant ici totalement coupé par le deuxième filtre 112.when the fundamental fundamental frequency is between 600 Hz and 800 Hz, the frequency of the signals detected in the first filtered signal SfI will be between 600 Hz and 800 Hz, and no signal will be detected in the second filtered signal Sf2; input signal being here completely cut by the second filter 112.
Ainsi, lorsque le comparateur logique 122 détecte la présence de signaux différents provenant du premier filtre 111 et du deuxième filtre 112, il considère uniquement le deuxième signal filtré Sf2 en provenance du deuxième filtre 112 comme contenant le fondamental du signal d'entrée ; lorsque le comparateur logique 122 détecte la présence de signaux identiques provenant du premier filtre 111 et du deuxième filtre 112, il considère indifféremment le premier signal filtré Sf1 ou le deuxième signal filtré Sf2 comme contenant le fondamental du signal d'entrée ; lorsque le comparateur logique 122 détecte la présence d'un signal provenant du premier filtre 111 et l'absence de signal provenant du deuxième filtre 112, il considère uniquement le premier signal filtré Sf1 en provenance du premier filtre 111 comme contenant le fondamental du signal d'entrée.Thus, when the logic comparator 122 detects the presence of different signals from the first filter 111 and the second filter 112, it considers only the second filtered signal Sf2 from the second filter 112 as containing the fundamental of the input signal; when the logic comparator 122 detects the presence of identical signals from the first filter 111 and the second filter 112, it considers indifferently the first filtered signal Sf1 or the second filtered signal Sf2 as containing the fundamental of the input signal; when the logic comparator 122 detects the presence of a signal from the first filter 111 and the absence of a signal from the second filter 112, it considers only the first filtered signal Sf1 from the first filter 111 as containing the fundamental of the signal d 'Entrance.
Le comparateur logique 122 permet ainsi de transmettre, après traitement par les modules 121 ou 121 ', le bon signal filtré, c'est-à-dire celui contenant le fondamental du signal d'entrée Sin, au moyen de sélection 15.The logic comparator 122 thus makes it possible to transmit, after processing by the modules 121 or 121 ', the good filtered signal, that is to say the signal containing the fundamental of the input signal Sin, by means of selection 15.
Le calcul du THD réalisé par le deuxième moyen de traitement 2 peut ensuite s'effectuer selon différentes méthodes. Dans une première méthode, classique, le deuxième moyen de traitement 2 procède à une analyse fréquentielle complète du signal échantillon Sper qu'il reçoit, en en établissant le spectre de fréquence, c'est-à-dire en en extrayant les valeurs des amplitudes de chacune des harmoniques et du fondamental du signal considéré. Une fois ces valeurs déterminées, on leur applique la formule (1 ) précédemment donnée. Dans une deuxième méthode, on réalise une approche temporelle du signal à traiter. Une telle méthode apparaît comme plus efficace en terme de temps de calcul, et donc plus adaptée à des applications temps réel, et est utilisable sur des signaux numériques comme sur des signaux analogiques. Dans une telle approche, ce sont les valeurs efficaces des différents signaux intervenant qu'il faut considérer.The calculation of the THD performed by the second processing means 2 can then be performed according to different methods. In a first conventional method, the second processing means 2 carries out a complete frequency analysis of the received sample signal Sper by establishing the frequency spectrum, that is by extracting the amplitude values from it. of each of the harmonics and the fundamental of the signal considered. Once these values are determined, we apply the formula (1) previously given. In a second method, a temporal approach of the signal to be processed is made. Such a method appears to be more efficient in terms of computing time, and therefore more suitable for real-time applications, and can be used on digital signals as on analog signals. In such an approach, it is the effective values of the different signals that must be considered.
Dans un premier exemple de réalisation d'une telle approche, représenté schématiquement à la figure 5, le deuxième moyen de traitement 2, qui reçoit en entrée le signal échantillon Sper comporte un premier module de traitement 21 qui, à partir du signal échantillon Sper, élabore un signal Sfond, relatif à la fréquence du fondamental, qui ne comporte que le contenu fréquentiel relatif à la fréquence du fondamental du signal. A cet effet, le premier module de traitement fait, par exemple, intervenir une opération de filtrage, numérique ou analogique selon la nature du signal Sper, en particulier avec un filtre passe-bande centré sur le fondamental. Un deuxième module de traitement 22 du deuxième moyen de traitement 2 exploite alors le signal Sfond ainsi que le signal échantillon Sper pour réaliser un calcul de THD selon la formule (2) suivante : Formule (2) : THD=I 00*V((VSperΛ/Sfond)2-1 ) où VSper représente la valeur efficace du signal échantillon Sper et où Vsfond représente la valeur efficace du signal Sfond.In a first exemplary embodiment of such an approach, shown schematically in FIG. 5, the second processing means 2, which receives as input the sample signal Sper, comprises a first processing module 21 which, from the sample signal Sper, develops a signal Sfond, relative to the frequency of the fundamental, which includes only the frequency content relative to the fundamental frequency of the signal. For this purpose, the first processing module makes, for example, a filtering operation, digital or analog depending on the nature of the signal Sper, in particular with a bandpass filter centered on the fundamental. A second processing module 22 of the second processing means 2 then uses the signal Sfond and the sample signal Sper to perform a calculation of THD according to the following formula (2): Formula (2): THD = I 00 * V (( V S perΛ / S background) 2 -1) where V S p er represents the rms value of the sample signal Sper and Vsfond represents the rms value of the Sfond signal.
Dans un deuxième exemple de réalisation d'une telle approche, représenté schématiquement à la figure 6, le deuxième moyen de traitement 2, qui reçoit en entrée le signal échantillon Sper comporte un troisième module de traitement 23 qui, à partir du signal échantillon Sper, sépare le signal Sfond relatif à la fréquence du fondamental d'un signal complémentaire Sharm, correspondant au signal échantillon Sper auquel a été retiré le signal Sfond. A cet effet, le premier module de traitement fait, par exemple, intervenir une opération de filtrage, numérique ou analogique selon la nature du signal Sper, avec notamment un filtre passe-bande centré sur la fréquence du fondamental. Un quatrième module de traitement 24 du deuxième moyen de traitement 2 exploite alors les signaux Sfond et Sharm pour réaliser un calcul de THD selon la formule (3) suivante :In a second exemplary embodiment of such an approach, shown schematically in FIG. 6, the second processing means 2, which receives the sample signal Sper as input, comprises a third processing module 23 which, from the sample signal Sper, separates the signal Sfond relating to the fundamental frequency of a signal Sharm complementary, corresponding to the Sper sample signal to which the Sfond signal was removed. For this purpose, the first processing module makes, for example, a filtering operation, digital or analog depending on the nature of the signal Sper, including a bandpass filter centered on the frequency of the fundamental. A fourth processing module 24 of the second processing means 2 then uses the Sfond and Sharm signals to perform a THD calculation according to the following formula (3):
Formule (3) : THD=I 00*(VSharmA/Sfond) où Vsharm représente la valeur efficace du signal Sharm, et où VSf0nd représente la valeur efficace du signal Sfond.Formula (3): THD = I 00 * (V Sh armA / S background) where Vsharm represents the rms value of the Sharm signal, and where V S f 0n d represents the rms value of the Sfond signal.
Les formules (2) et (3) constituent ici des formules de calcul du taux de distorsion harmonique adaptées à une approche temporelle du signal à traiter. The formulas (2) and (3) here constitute formulas for calculating the harmonic distortion rate adapted to a temporal approach of the signal to be processed.

Claims

REVENDICATIONS
1- Procédé de détermination instantanée d'un taux de distorsion sur un réseau électrique alternatif caractérisé en ce qu'il comporte les différentes étapes consistant à :A method for instantaneous determination of a distortion rate on an alternating electric network, characterized in that it comprises the various steps of:
- recevoir, depuis le réseau électrique, un signal d'entrée (Sin);receiving, from the electrical network, an input signal (Sin);
- sélectionner avec un premier moyen de traitement (1 ), une période unique du signal d'entrée pour obtenir un signal échantillon (Sper);selecting with a first processing means (1) a single period of the input signal to obtain a sample signal (Sper);
- transmettre le signal échantillon à un deuxième moyen de traitement (2);transmitting the sample signal to a second processing means (2);
- calculer le taux de distorsion harmonique du signal échantillon avec le deuxième moyen de traitement.- calculate the harmonic distortion rate of the sample signal with the second processing means.
2- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que le réseau électrique alternatif est un réseau électrique alternatif à fréquence variable, le signal d'entrée étant un signal à fréquence variable.2- Method according to the preceding claim characterized in that the AC electrical network is a variable frequency AC electrical network, the input signal being a variable frequency signal.
3- Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de sélection, avec le premier moyen de traitement, d'une période unique du signal d'entrée comporte les différentes opérations consistant à : - filtrer le signal d'entrée au moyen d'un dispositif de filtrage (11 ) filtrant la fréquence du fondamental du signal d'entrée, pour obtenir un signal filtré à traiter (Sf);3- Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the step of selecting, with the first processing means, a single period of the input signal comprises the various operations of: - filtering the signal input by means of a filtering device (11) filtering the fundamental frequency of the input signal, to obtain a filtered signal to be processed (Sf);
- identifier la période du signal filtré à traiter et les instants de début et de fin d'alternance du signal filtré à traiter en détectant, au moyen d'un troisième moyen de traitement (12), des passages par zéro du fondamental présent dans le signal filtré à traiter ;identifying the period of the filtered signal to be processed and the alternating start and end times of the filtered signal to be processed by detecting, by means of a third processing means (12), zero crossings of the fundamental present in the filtered signal to be processed;
- sélectionner, avec un moyen de sélection (15), le signal échantillon en reportant sur le signal d'entrée les instants de début et de fin d'alternance du signal traité identifiés. 4- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape d'identification de la période du signal filtré à traiter et des instants de début et de fin d'alternance du signal filtré à traiter comporte l'opération préalable supplémentaire consistant à transmettre, depuis le moyen de sélection vers le troisième moyen de traitement, une information (Sn) relative à l'instant de fin d'alternance d'une portion de signal filtré précédant directement le signal échantillon.selecting, with a selection means (15), the sample signal by transferring to the input signal the alternating start and end times of the identified processed signal. 4- Method according to the preceding claim characterized in that the step of identifying the period of the filtered signal to be processed and alternating start and end times of the filtered signal to be processed comprises the additional preliminary operation of transmitting from the selection means to the third processing means, information (Sn) relating to the end of alternation time of a filtered signal portion preceding directly the sample signal.
5- Procédé selon l'une au moins des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que le dispositif de filtrage comporte un premier filtre (111 ) présentant une première fréquence de coupure et un deuxième filtre (112) présentant une deuxième fréquence de coupure, le signal d'entrée étant transmis au premier filtre et au deuxième filtre, produisant respectivement un premier signal filtré (SfI ) et un deuxième signal filtré (Sf2), transmis respectivement à un premier moyen de détection de passage par zéros (121 ) et à un deuxième moyen de détection de passage par zéro (121 ') du troisième moyen de traitement, produisant des informations relatives au passage par zéro et transmettant chacun à un unique comparateur logique (122) lesdites informations de passage par zéro, ledit comparateur logique interprétant lesdites informations obtenues pour déterminer la fréquence du fondamental à considérer dans l'opération d'identification des instants de début et de fin d'alternance.5. Method according to at least one of claims 3 or 4 characterized in that the filtering device comprises a first filter (111) having a first cutoff frequency and a second filter (112) having a second cutoff frequency, the an input signal being transmitted to the first filter and the second filter, respectively producing a first filtered signal (SfI) and a second filtered signal (Sf2), respectively transmitted to a first zero crossing detection means (121) and to a first second zero cross detection means (121 ') of the third processing means, generating zero crossing information and each transmitting to said single logical comparator (122) said zero crossing information, said logic comparator interpreting said information obtained to determine the fundamental frequency to be considered in the operation of identifying the start and end times alternation.
6- Procédé selon l'une au moins des revendications 1 , 3, 4, 5 et selon la revendication 2 caractérisé en ce que la première fréquence de coupure est égale à la fréquence maximale observable sur le réseau à fréquence variable, et en ce que la deuxième fréquence de coupure est inférieure ou égale au double de la valeur de la fréquence minimale observable sur le réseau à fréquence variable.6. Method according to at least one of claims 1, 3, 4, 5 and according to claim 2 characterized in that the first cutoff frequency is equal to the maximum frequency observable on the variable frequency network, and in that the second cut-off frequency is less than or equal to twice the value of the minimum frequency observable on the variable-frequency network.
7- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que la première fréquence de coupure est égale à 800 Hz et en ce que la deuxième fréquence de coupure est égale à 600 Hz. 8- Procédé selon l'une au moins des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'étape de sélection, avec le premier moyen de traitement, d'une alternance unique du signal d'entrée comporte les différentes opérations consistant à :7- Method according to the preceding claim characterized in that the first cutoff frequency is equal to 800 Hz and in that the second cutoff frequency is equal to 600 Hz. 8- Method according to at least one of claims 1 or 2 characterized in that the step of selecting, with the first processing means, a single alternation of the input signal comprises the various operations of:
- réaliser, au moyen d'un quatrième moyen de traitement (13) et sur un signal tronqué correspondant au signal d'entrée sur un intervalle de temps préalablement déterminé, une analyse fréquentielle du signal tronqué, pour identifier un contenu fréquentiel et la fréquence du fondamental du signal d'entrée;performing, by means of a fourth processing means (13) and on a truncated signal corresponding to the input signal over a predetermined time interval, a frequency analysis of the truncated signal, to identify a frequency content and the frequency of the fundamental of the input signal;
- identifier, au moyen d'un cinquième moyen de traitement (14), une date de début et une date de fin de cycle du fondamental ; - sélectionner, avec un moyen de sélection (15), un intervalle temporel correspondant à une période du signal d'entrée en reportant sur le signal tronqué les dates de début et de fin de cycle du fondamental identifiées.identifying, by means of a fifth processing means (14), a start date and a end date of the fundamental cycle; - selecting, with a selection means (15), a time interval corresponding to a period of the input signal by transferring to the truncated signal the start and end dates of the fundamental cycle identified.
9- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte l'étape préalable consistant à transmettre, depuis le moyen de sélection vers le quatrième moyen de traitement , une information (Sn) relative à l'instant de fin d'alternance d'une portion de signal précédant directement le signal échantillon.9- Method according to the preceding claim characterized in that it comprises the prior step of transmitting, from the selection means to the fourth processing means, information (Sn) relating to the end of alternation time d a signal portion directly preceding the sample signal.
10- Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de calcul, avec le deuxième moyen de traitement, du taux de distorsion harmonique du signal échantillon comporte les opérations consistant à :10- Method according to at least one of the preceding claims characterized in that the step of calculating, with the second processing means, the harmonic distortion rate of the sample signal comprises the operations of:
- réaliser une analyse fréquentielle complète du signal échantillon pour déterminer l'amplitude de chacune des harmoniques du signal échantillon ;performing a complete frequency analysis of the sample signal to determine the amplitude of each of the harmonics of the sample signal;
- appliquer aux amplitudes déterminées une formule de calcul du taux de distorsion harmonique adaptée à une approche fréquentielle du signal à traiter.applying to the determined amplitudes a formula for calculating the harmonic distortion rate adapted to a frequency approach of the signal to be processed.
11- Procédé selon l'une au moins des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que l'étape de calcul, avec le deuxième moyen de traitement, du taux de distorsion harmonique du signal échantillon comporte les opérations consistant à :11- Method according to at least one of claims 1 to 9 characterized in that the step of calculating, with the second processing means, the harmonic distortion rate of the sample signal comprises the operations of:
- calculer les valeurs efficaces du signal complet et du fondamental ;- calculate the rms values of the complete and fundamental signals;
- appliquer aux valeurs efficaces calculées une formule de calcul du taux de distorsion harmonique adaptée à une approche temporelle du signal à traiter.applying to the calculated effective values a formula for calculating the harmonic distortion rate adapted to a temporal approach of the signal to be processed.
12- Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisés en ce que le signal d'entrée est un signal numérique.12- Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the input signal is a digital signal.
13- Procédé selon l'une au moins des revendications 1 à 11 caractérisés en ce que le signal d'entrée est un signal analogique.13- Method according to at least one of claims 1 to 11 characterized in that the input signal is an analog signal.
14- Dispositif (100) de détermination instantanée d'un taux de distorsion sur des signaux d'un réseau électrique alternatif, apte à mettre en œuvre le procédé selon l'une au moins des revendications précédentes, ledit dispositif recevant en entrée un signal d'entrée (Sin), caractérisé en ce que le dispositif comporte notamment : - un premier moyen de traitement (1) pour sélectionner une période unique du signal d'entrée pour obtenir un signal échantillon (Sper);14- Apparatus (100) for instantaneous determination of a distortion rate on signals of an alternating electric network, suitable for implementing the method according to at least one of the preceding claims, said device receiving as input a signal of input (Sin), characterized in that the device comprises in particular: first processing means (1) for selecting a single period of the input signal to obtain a sample signal (Sper);
- un deuxième moyen de traitement (2), recevant en entrée le signal échantillon, pour calculer le taux de distorsion harmonique du signal échantillon reçu.a second processing means (2), receiving as input the sample signal, for calculating the harmonic distortion rate of the received sample signal.
15- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que le réseau électrique alternatif est un réseau à fréquence variable.15- Device according to the preceding claim characterized in that the AC electrical network is a variable frequency network.
16- Dispositif selon l'une au moins des revendications 14 ou 15 caractérisé en ce que le premier moyen de traitement comporte : - un dispositif de filtrage (11 ) filtrant la fréquence du fondamental du signal d'entrée, pour obtenir un signal filtré à traiter (Sf);16- Device according to at least one of claims 14 or 15 characterized in that the first processing means comprises: - a filtering device (11) filtering the fundamental frequency of the input signal, to obtain a filtered signal to treat (Sf);
- un troisième moyen de traitement (12) identifiant la période du signal filtré à traiter et les instants de début et de fin d'alternance du signal filtré à traiter en détectant des passages par zéro du fondamental présent dans le signal filtré à traiter ;a third processing means (12) identifying the period of the filtered signal to be processed and the alternation start and end times of the filtered signal to be processed by detecting zero crossings of the fundamental present in the filtered signal to be processed;
- un moyen de sélection (15) déterminant le signal échantillon en reportant sur le signal d'entrée les instants de début et de fin d'alternance du signal traité identifiés.selection means (15) determining the sample signal by transferring to the input signal the alternating start and end times of the identified processed signal.
17- Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que le dispositif de filtrage comporte un premier filtre (111 ) présentant une première fréquence de coupure et un deuxième filtre (112) présentant une deuxième fréquence de coupure, le premier filtre et le deuxième filtre recevant le signal d'entrée et produisant respectivement un premier signal filtré (Sf 1 ) et un deuxième signal filtré (Sf2), et en ce que le troisième moyen de traitement comporte :17- Device according to the preceding claim characterized in that the filtering device comprises a first filter (111) having a first cutoff frequency and a second filter (112) having a second cutoff frequency, the first filter and the second filter receiving the input signal and producing respectively a first filtered signal (Sf 1) and a second filtered signal (Sf2), and in that the third processing means comprises:
- un premier moyen de détection de passage par zéros (121 ) et un deuxième moyen de détection de passage par zéro (121 '), recevant respectivement le premier signal filtré et le deuxième signal filtré, et produisant des informations relatives au passage par zéro respectivement du premier signal filtré et du deuxième signal filtré;first zero crossing detecting means (121) and second zero crossing detecting means (121 '), respectively receiving the first filtered signal and the second filtered signal, and producing zero crossing information respectively the first filtered signal and the second filtered signal;
- un unique comparateur logique (122) recevant les informations relatives au passage par zéro et interprétant lesdites informations obtenues pour déterminer la fréquence du fondamental à considérer. a single logic comparator (122) receiving the information relating to the zero crossing and interpreting said obtained information to determine the frequency of the fundamental to be considered.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8103226B2 (en) * 2008-10-28 2012-01-24 Skyworks Solutions, Inc. Power amplifier saturation detection
US8680842B2 (en) * 2010-10-01 2014-03-25 Schneider Electric USA, Inc. Method for measurement of total harmonic distortion
US9274149B2 (en) * 2012-04-16 2016-03-01 Hamilton Sundstrand Corporation Frequency phase detection three phase system
CN104685365B (en) * 2012-07-25 2017-05-17 安平丹斯有限责任公司 Analysing RF signals from a plasma system
US9113805B2 (en) * 2013-03-04 2015-08-25 Mortara Instrument, Inc. Impedance measurement system
CN109541311A (en) * 2018-12-17 2019-03-29 西北工业大学 Aviation conversion power supply system alternating voltage distortion parameter test system and its method
CN114034914B (en) * 2021-11-22 2024-08-27 广东电网有限责任公司广州供电局 Method and device for detecting short-time fluctuation of effective value of power grid voltage

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918381A (en) * 1989-04-06 1990-04-17 Hewlett-Packard Company Automated method for determining total harmonic distortion
DE4134472A1 (en) * 1991-10-18 1993-04-22 Rohde & Schwarz Measuring harmonic distortion in AC signal by spectral analysis - digitising and calculating sine and cosine tables from sampled values before correlating with stored signal to determine fundamental and harmonic amplitudes

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3042864A (en) * 1958-11-28 1962-07-03 Atlantic Refining Co Electrical wave analyzer
JPS63302776A (en) * 1987-05-29 1988-12-09 Shinko Electric Co Ltd Vscf generating set with engine starting function
JPH01243853A (en) * 1988-03-25 1989-09-28 Toshiba Corp Power converter
US4922195A (en) * 1988-12-19 1990-05-01 Westinghouse Electric Corp. Extraneous frequency detector
JPH0487572A (en) * 1990-07-24 1992-03-19 Nippon Kuukou Doryoku Kk Power unit
US5519625A (en) * 1994-02-16 1996-05-21 Hewlett-Packard Company System for characterizing phase-modulated signals using a time interval analyzer
US5508623A (en) * 1994-09-21 1996-04-16 Purdue Research Foundation Apparatus and method to identify harmonic producing loads
US5487016A (en) * 1994-11-04 1996-01-23 Eaton Corporation Apparatus for generating a signal representative of total harmonic distortion in waveforms of an A/C electrical system
US5751138A (en) * 1995-06-22 1998-05-12 University Of Washington Active power conditioner for reactive and harmonic compensation having PWM and stepped-wave inverters
US5691577A (en) * 1996-05-03 1997-11-25 Smith; Steve Reflector-pump network for preempting AC power supply harmonic distortion and for satiating the complex harmonic power demand of a rectifier
JPH1038935A (en) * 1996-07-22 1998-02-13 Central Japan Railway Co Apparatus for analyzing higher harmonic
JPH1048272A (en) * 1996-07-31 1998-02-20 Togami Electric Mfg Co Ltd Harmonic measuring apparatus
JPH10311852A (en) * 1997-05-12 1998-11-24 Mitsubishi Electric Corp Harmonic measuring method and measuring device
US7467049B2 (en) * 2005-05-27 2008-12-16 American Electric Power Company, Inc. System and method for detecting impaired electric power equipment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4918381A (en) * 1989-04-06 1990-04-17 Hewlett-Packard Company Automated method for determining total harmonic distortion
DE4134472A1 (en) * 1991-10-18 1993-04-22 Rohde & Schwarz Measuring harmonic distortion in AC signal by spectral analysis - digitising and calculating sine and cosine tables from sampled values before correlating with stored signal to determine fundamental and harmonic amplitudes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2008000990A2 *

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