一种光照强度数据的频谱分析计算方法及计算器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种光照强度数据的频谱分析计算方法，其特征在于，该方法步骤包括将采集得到的光照强度数据进行稀疏格式整理，形成周期稀疏分布的数据；将周期稀疏的光照强度数据规范为2的幂次方的形式；对规范化后的光照强度数据进行部分傅里叶变换；利用快速傅式变换对部分傅里叶变换后的数据进行计算，得到光照强度的频谱。本发明进一步公开了一种光照强度数据的频谱分析计算器。本发明所述技术方案，在不改变数据频谱的分布特性的前提下，对现有的傅里叶变换技术进行改进，充分利用光照强度的“周期稀疏”特性，避免了对其中零元素的冗余计算，形成一种新型的“部分傅里叶变换技术”，从而提高了频谱计算的效率。
【专利说明】一种光照强度数据的频谱分析计算方法及计算器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏信号处理方法，特别是涉及一种光照强度数据的频谱分析计算方 法及计算器。
【背景技术】
[0002] 光照强度是指单位面积上所接受可见光的能量。在光伏发电领域，光照强度是决 定光伏系统功率输出的最主要因素。对光照强度数据进行频谱分析的目的在于掌握一段时 期内光照强度的频率分布特性，对于大规模光伏系统设计及储能等相关技术优化具有重要 参考价值。
[0003] 目前对于光照强度数据的频谱分析技术方法，均围绕离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transformation, DFT)或快速傅里叶变换（Fast Fourier Transformation, FFT) 展开，相关技术和步骤均已相对成熟且得到广泛应用。然而值得注意的是，DFT及FFT对光 照强度数据本身所具有的"周期稀疏"特性并未进行利用。该特性主要是由于太阳光以24 小时为周期的"明暗相间"的照射规律造成的。也就是说，在傅里叶变换计算的过程中，有 相当一部分数据是零，而对其进行傅里叶变换事实上是冗余的，即无需进行计算。这种含有 较多零元素且呈周期性规律变化的数据即为"周期稀疏"数据。
[0004] 因此，需要提供一种能够结合数据的"周期稀疏"特性进行傅里叶变换的技术，对 传统的DFT及FFT傅里叶变换作改进，简化计算过程。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种光照强度数据的频谱分析计算方法及计算 器，解决如何将数据"周期稀疏"特征与现有的DFT及FFT相结合，以减少对其中零元素的 冗余计算，提高傅里叶变换效率，且不改变数据频谱的分布特性。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案。
[0007] 本发明公开了一种光照强度数据的频谱分析计算方法，所述方法包括：
[0008] S101、输入维数为η的"小时级"光照强度数据xiCT = (x1)^，其中
【权利要求】
1. 一种光照强度数据的频谱分析计算方法，其特征在于，该方法步骤包括 51、 将采集得到的光照强度数据进行稀疏格式整理，形成周期稀疏分布的数据； 52、 将周期稀疏的光照强度数据规范为2的幂次方的形式； 53、 对规范化后的光照强度数据进行部分傅里叶变换； 54、 利用快速傅里叶变换FFT对部分傅里叶变换后的数据进行计算，得到光照强度的 频谱。
2. 根据权利要求1所述的频谱分析计算方法，其特征在于，所述步骤S1中光照数据为 η维的"小时级"光照强度数据xiCT = (X1) 1Xn，该数据由q个X1组成，每个X1由24个元素 组成。
3. 根据权利要求2所述的频谱分析计算方法，其特征在于，所述周期稀疏格式是将光 照强度数据中每个X1处理为
的形式，使该数据呈以24为周期， 每个周期有w个非零数据的周期稀疏分布。
4. 根据权利要求1所述的频谱分析计算方法，其特征在于，所述步骤S3中部分傅里叶 变换包括 531、 判断是否满足条件wlog2 (w) <log2 (η) /2,若是，则执行步骤S32,若否则执行步骤 S33 ； 532、 利用公式
对光照强度数据xiCT进行 部分傅里叶变换，式中i为傅里叶变换的虚数单位，m为每天光照强度的数据个数，对于 小时级数据可知m = 24,整数k，s，1，j分别满足0彡k彡m-1，s = 0, m, 2m, L，（q-l)m， q-1,0 ^ j ^ m-1 ； 533、 利用公式
0 < S <n，对光照强度数据Xi"进行部分傅里叶 变换，其中，Y = j+lm，γ 满足：γ e Ω = {!'|0<111〇(1(1'，24)〈'\￥，&11(10<1'〈11}，其中1]1〇(1 表示"取余"运算，集合Ω表示Xi"中所有非零元素对应的位置序列数，δ = k+s，m为每天 光照强度的数据个数，对于小时级数据可知m = 24,整数k，s，1，j分别满足0彡k彡m-1， s = 0, m, 2m, L, (q-1) m, 0 ^ 1 ^ q-1,0 ^ j ^ m-1 〇
5. -种光照强度数据的频谱分析计算器，其特征在于，该计算器包括光照强度数据输 入端口； 转换单元，用于对输入的光照强度数据进行周期稀疏格式变换； 部分傅里叶变换单元，用于根据wl〇g2 (w) <log2 (η) /2的判断条件，对周期稀疏格式的 光照强度数据进行部分傅里叶变换； 计算模块，利用经典快速傅里叶变换FFT算法对部分傅里叶变换后的数据进行计算； 频谱输出端口。
6. 根据权利要求5所述的频谱分析计算器，其特征在于，所述输入的光照强度数据为η 维的"小时级"光照强度数据xiCT = (X1) 1Χη，该数据由q个X1组成，每个X1由24个元素组 成。
7. 根据权利要求5所述的频谱分析计算器，其特征在于，所述转换单元包括 数据转换模块，用于将光照强度数据变换成以24为周期，每个周期有w个非零数据的 周期稀疏分布； 数据规范化模块，用于将光照强度数据规范为2的幂次方的形式。
8.根据权利要求5所述的频谱分析计算器，其特征在于，所述部分傅里叶变换单元包 括 比较模块，用于根据wl〇g2(w)〈l〇g2(n)/2的判断条件对光照强度数据进行比较判断； 第一变换模块，当满足wl〇g2(w)〈l〇g2(n)/2时，利用公式
对光照强度数据Xi"进行部分傅里叶变换； 第二变换模块，当不满足wl〇g2(w)〈l〇g2(n)/2时，利用公式
0 < δ〈η对光照强度数据Xi"进行部分傅里叶变换。
【文档编号】G06F17/14GK104156338SQ201410394894
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】李鹏, 刘峰, 宋永端, 李遥 申请人:北京交通大学