CN113406379A - 一种交流畸变系数检测改进算法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于电气信号检测领域,尤其涉及一种交流畸变系数检测改进算法。
背景技术
在理想情况下,交流电中仅包含固定频率的基波分量,其波形应当是仅包含一个固定基波频率的正弦波。但是在电力传输和电力使用过程中,用电设备往往会引入高次谐波分量,导致交流电波形发生改变,称之为交流畸变。这种波形改变会降低供电质量,影响用电设备性能指标,因此,国军标(GJB 181B-2012、GJB 5189-2003)、航天行业标准(QJ_3233-2005)等均提出,要求对交流畸变进行检测。交流畸变检测已有的标准算法为:
按设定采样率对待测交流信号进行采样,采样所得信号记做ui,一共获得n 个采样值。
设在每个采样点上,交流基波分量信号真实值为:
其中Δt为采样时间间隔,频率f为固定已知的交流基波频率,A为交流基波分量信号幅值,θ为交流基波分量信号相位。A和θ未知,需要从原始采样数据中求得。
计算每个采样点上的交流畸变值
计算交流信号的畸变值
其中T是总采样时间,Δt是采样周期时间。
交流畸变值检测计算精度的核心,在于从原始采样信号中准确获得基波分量,从而准确计算每个采样点的差值uJJi和交流畸变值UJJ。交流基波分量的频率固定且已知,但是其幅值和相位未知,需要从原始采样信号中计算获得。传统方法通常通过均值滤波等方式计算幅值,通过过零点计算相位,致使交流基波信号计算误差相对较大,进而影响交流畸变值的检测。
发明内容
本发明旨在解决上述问题,提供一种基于非线性优化的基波分量计算方法,能够从原始采样数据中更为准确的拟合出基波分量的幅值和相位的新型交流畸变值计算方法。
本发明所述交流畸变系数检测改进算法,其特征在于:将信号采样值与基波分量的误差平方和定义为基波分量幅值、相位的函数:
基波分量应当使该误差平方和最小,可以将求解交流基波分量幅值相位的问题转换为以下的优化问题:
进一步,本发明所述交流畸变系数检测改进算法,所述采用单纯型下降法求解该优化问题,计算(A,θ)的求解过程为:
1)计算交流基波信号幅值初始值A0:
将总采样误差平方和看作x的函数E(x),将x1、x2、x3带入公式(4),计算相应的误差值E(x1)、E(x2)、E(x3);
4)选取E(x1)、E(x2)、E(x3)中最大值所对应的解和最小值所对应的解,将其分别记做xmax和xmin,剩余一个解记作xnorm;
在步骤5)中需考虑以下情况:
6)完成步骤5)的计算和更新后,如果E(xmax)-E(xmin)<∈,其中∈为计算精度阈值,则停止迭代计算,将xmin中的幅值A和相位θ作为优化问题(5)的解;
否则,令x1=xmax,x2=xmax,x3=xnorm,重复步骤4);
本发明所述交流畸变系数检测改进算法,以非线性优化为基础从采样数据中拟合求解交流基波分量,进而以此为基础计算交流畸变值。由于以非线性优化为基础的交流基波分量拟合方法具有更高的理论计算精度,因此该方法是对交流畸变值检测计算方法的有效改进算法,可以更为精确地计算交流畸变值,从而提高交流畸变检测准确度。
附图说明
图2为本发明实施例所述电压采样值示意图。
具体实施方式
本发明所述交流畸变系数检测改进算法,将信号采样值与基波分量的误差平方和定义为基波分量幅值、相位的函数:
基波分量应当使该误差平方和最小,可以将求解交流基波分量幅值相位的问题转换为以下的优化问题:
采用单纯型下降法求解该优化问题,计算(A,θ)的求解过程为:
1)计算交流基波信号幅值初始值A0:
将总采样误差平方和看作x的函数E(x),将x1、x2、x3带入公式(4),计算相应的误差值E(x1)、E(x2)、E(x3);
4)选取E(x1)、E(x2)、E(x3)中最大值所对应的解和最小值所对应的解,将其分别记做xmax和xmin,剩余一个解记作xnorm;
在步骤5)中需考虑以下情况:
6)完成步骤5)的计算和更新后,如果E(xmax)-E(xmin)<∈,其中∈为计算精度阈值,则停止迭代计算,将xmin中的幅值A和相位θ作为优化问题(5)的解;
否则,令x1=xmax,x2=xmax,x3=xnorm,重复步骤4);
在本实施例中,待测交流电为400Hz机载中频交流电,幅值115V,叠加了 -10V~10V之间的白噪音。以1MHz采样率对其持续采样1s,采样过程中,基波分量的真实相位为40°。如图2所示显示了交流信号的最初两个周期;
采用本发明所述交流畸变系数检测改进算法计算过程如下:
1)计算幅值和相位初始值:由公式(6)计算交流基波幅值初始值为A0= 115.28。通过搜索第一个正向过零点,计算出相位初始值为θ0=38.02。
2)建立初始解单纯形:x1=(115.28,38.02),x2=(116.43,38.02),x3= (115.28,56.02)。
3)计算单纯形每个顶点的误差为E(x1)=4543.55,E(x2)=4602.45, E(x3)=16556.01。
4)设∈=10-6。由于E(x3)-E(x1)>∈,因此继续迭代计算,直至满足精度要求为止。对于本实施例,迭代计算结束后,计算所得幅值A=114.984,相位θ=39.995,与真实值高度接近。
Claims (2)
2.根据权利要求1所述交流畸变系数检测改进算法,其特征在于:所述采用单纯型下降法求解该优化问题,计算(A,θ)的求解过程为:
1)计算交流基波信号幅值初始值A0:
将总采样误差平方和看作x的函数E(x),将x1、x2、x3带入公式(4),计算相应的误差值E(x1)、E(x2)、E(x3);
4)选取E(x1)、E(x2)、E(x3)中最大值所对应的解和最小值所对应的解,将其分别记做xmax和xmin,剩余一个解记作xnorm;
6)完成步骤5)的计算和更新后,如果E(xmax)-E(xmin)<∈,其中∈为计算精度阈值,则停止迭代计算,将xmin中的幅值A和相位θ作为优化问题(5)的解;否则,令x1=xmax,x2=xmax,x3=xnorm,重复步骤4);
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08221387A (ja) * | 1995-02-17 | 1996-08-30 | Meidensha Corp | 固定サンプリングによる高調波検出方法 |
CN108535529A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-14 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 考虑基波频率变化的交流微电网电压畸变程度评价方法 |
CN111190043A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-05-22 | 北京机械设备研究所 | 获取交流信号参数的方法和装置 |
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---|---|---|---|---|
JPH08221387A (ja) * | 1995-02-17 | 1996-08-30 | Meidensha Corp | 固定サンプリングによる高調波検出方法 |
CN108535529A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-14 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 考虑基波频率变化的交流微电网电压畸变程度评价方法 |
CN111190043A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-05-22 | 北京机械设备研究所 | 获取交流信号参数的方法和装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
郑先成 等: "飞机供电***交流电压畸变测试方法", 《哈尔滨工业大学学报》, no. 10, 28 October 2006 (2006-10-28), pages 1750 - 1753 * |
郭慧娟 等: "航空交流电源畸变系数测试方法研究", 《电子设计工程》, vol. 22, no. 10, 31 May 2014 (2014-05-31), pages 141 - 143 * |
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