一种计算电信号谐波和间谐波的方法
【专利摘要】本发明公开一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其包括如下步骤：步骤101：分析确定电信号x(t)中的间谐波的次数和个数；步骤102：计算所述电信号x(t)中基波周期T0和基波角频率ω0；步骤103：将以时间T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的间谐波转换为以T0为基波周期、ω0为基波角频率的整数次谐波；步骤104：将傅立叶积分中的计算系数事先存贮；步骤105：计算以T0为基波周期、以ω0为基波角频率的各次谐波的幅值和相角；步骤106：计算以T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的谐波、间谐波的幅值和相角。利用本发明的技术方案，能降低间谐波计算的复杂程度、提高谐波的计算精度。
【专利说明】一种计算电信号谐波和间谐波的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理领域，特别是涉及一种电信号频谱分析中计算谐波和间谐波的方法。
【背景技术】
[0002]信号处理，是对信号进行提取、变换、分析、综合等处理过程的统称，通过对信号进行各种处理，可以从中抽取出有用的信息。
[0003]目前应用最广泛的信号处理是对电信号进行处理。电信号中通常包含基波、谐波和间谐波等分量，这些不同分量具有不同的幅值、频率和初始相位。不同的分量携带着不同的信息，通过对该电信号进行处理，提取出不同的分量，即可获得相应的信息。近年来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子设备在电力系统、工业、交通和家庭中的应用日益广泛，谐波、间谐波造成的危害日益严重。谐波、间谐波的测量是波形畸变分析、谐波源分析、电网谐波潮流计算、谐波补偿和抑制的基础。
[0004]现有的计算电信号谐波、间谐波分量的方法，包括快速傅立叶变换法(FFT法)、小波变换法、最小二乘法、Proby方法、支持向量机等方法。Proby方法对噪声比较敏感，小波变换由于高频部分频带较宽，难以检测频率相近的两个频率分量，最小二乘法和支持向量机都是基于曲线拟合的方法，因此其测量精度对于模型依赖性很强。快速傅立叶变换是谐波检测中应用最广泛的一种方法。当采样不同步时，快速傅立叶变换存在频谱泄漏现象，导致谐波检测精度降低。目前主要采用加窗和插值来提高非同步采样时的谐波检测精度。由于快速傅立叶变换本身存在栅栏效应，无法检测间谐波，且由于间谐波的存在，还导致谐波检测精度的降低。
[0005]因此，如何将上述问题加以解决，而研发出一种计算电信号谐波和间谐波的方法即为本领域技术人员的研究方向所在。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种计算电信号谐波和间谐波的方法，能降低谐波、间谐波检测的复杂程度。
[0007]为了达到上述目的，本发明提供一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其包括如下步骤:
[0008]步骤101:分析确定电信号x(t)中的间谐波的次数和个数；
[0009]步骤102:计算所述电信号X (t)中基波周期Ttl和基波角频率Otl ；
[0010]步骤103:将以时间T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的间谐波转换为以Ttl为基波周期、Qci为基波角频率的整数次谐波；
[0011]步骤104:将傅立叶积分中的计算系数事先存贮；
[0012]步骤105:计算以Ttl为基波周期、以Qci为基波角频率的各次谐波的幅值和相角；
[0013]步骤106:计算以T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的谐波、间谐波的幅值和相角。
[0014]其中，在步骤101中，是对具体的应用系统进行分析，确定应用系统中电信号X (t)中可能存在的间谐波的次
【权利要求】
1.一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其特征在于，其包括如下步骤: 步骤101:分析确定电信号X(t)中的间谐波的次数和个数； 步骤102:计算所述电信号x(t)中基波周期Ttl和基波角频率COtl; 步骤103:将以时间T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的间谐波转换为以Ttl为基波周期、Oci为基波角频率的整数次谐波； 步骤104:将傅立叶积分中的计算系数事先存贮； 步骤105:计算以Ttl为基波周期、以Otl为基波角频率的各次谐波的幅值和相角； 步骤106:计算以T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的谐波、间谐波的幅值和相角。
2.根据权利要求1所述的一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其特征在于，在步骤101中，是对具体的应用芊统进行分析，确定应用系统中电信号x(t)中可能存在的间谐波 Pi PiPi的次数；^Ti以及间谐波的个数。
3.根据权利要求1所述的一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其特征在于，在步骤102中，计算所述电信号x(t)的基波周期Ttl和基波角频率％的方法为Aci = CT Wtl= ω/C，其中，T为所述电信号的虚基波周期，ω为所述电信号的虚基波角频率；C为q1、q2、…、
%的最小公倍数，
4.根据权利要求1所述的一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其特征在于，在步骤103中，将以时间T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的基波转换为以Ttl为基波周期、为基波角频率的C次谐波；将以时间T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的h次谐波转换为以Ttl为基波周期、Otl为基波角频率的hC次谐波；将以时间T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的f次间谐波转换为以Ttl为基波周期、Oci为基波角频率的km次谐波；整数km 的计算为
5.根据权利要求1所述的一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其特征在于，在步骤104中，计算基波的傅立叶积分计算系数与计算其它的第η次谐波的傅立叶积分计算系数共用同一张表格；计算基波的傅立叶积分计算系数在表格中从第一个数开始依次取值；计算第η次谐波的傅立叶积分计算系数在表格中从第一个数开始，每间隔η个数来回取值。
6.根据权利要求5所述的一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其特征在于，在步骤104中，将参数C和傅立叶计算系数事先计算好后作为常数存贮，在同一工程应用中以后每次进行谐波、间谐波计算时直接取出参数C和傅立叶计算系数进行计算。
7.根据权利要求1所述的一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其特征在于，所述电信号为包含谐波和间谐波的周期信号。
8.根据权利要求1所述的一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其特征在于，在步骤105中，以Ttl为基波周期、以Qci为基波角频率的各次谐波的幅值和相角的计算方法为:实 上述两个公式的离散化实现形式为:实部况
9.根据权利要求1所述的一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其特征在于，在步骤106中，计算以T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的谐波、间谐波的幅值和相角是将以Ttl为基波周期、Qci为基波角频率的谐波次数除以C转换为以T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的谐波和间谐波的次数。
10.根据权利要求9所述的一种计算电信号谐波和间谐波的方法，其特征在于，将以Ttl为基波周期、Qci为基波角频率的谐波次数除以C转换为以T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的谐波和间谐波的次数的转换方法为:将以Ttl为基波周期、Oci为基波角频率的C次谐波的次数C除以C后得到1，即将以Ttl为基波周期、Oci为基波角频率的C次谐波转换为以T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的基波；将以Ttl为基波周期、Otl为基波角频率的η次谐波的次数η除以C后，如果η除以C为整数，设这个整数为h，则将以Ttl为基波周期、为基波角频率的η次谐波转换为以T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的h次谐波；如果η除以C为分数，设这个分数为则将以Ttl为基波周期、Oci为基波角频率的η次谐波转
换为以T为虚基波周期、ω为虚基波角频率的^次间谐波。
【文档编号】G01R23/16GK103543331SQ201310511810
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】佟晓白, 黄世年, 金显吉 申请人:佟晓白