一种谐波电流快速采样方法技术

本发明专利技术公开了一种谐波电流快速采样方法，包括：A1、对用电器件的谐振支路电流在一个工作周期内进行六次电流采样，采样间隔相位为1/12，获得六个采样点的电流采样值；A2、确定所述六个采样点的电流采样值与基波、二次谐波、三次谐波的幅值及谐波与基波之间的相对相位的关系；A3、根据所述六个采样点的电流采样值与基波、二次谐波、三次谐波的幅值及谐波与基波之间的相对相位的关系，利用所述六个采样点的电流采样值，计算基波与谐波的幅值以及谐波与基波之间的相对相位。本发明专利技术不需要保证每次采样的初始相位相同，能够满足高采样频率条件下谐波电流分解的准确性和实时性。谐波电流分解的准确性和实时性。谐波电流分解的准确性和实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种谐波电流快速采样方法


[0001]本专利技术涉及控制采样的
，特别是涉及一种谐波电流快速采样方法。

技术介绍

[0002]压电变压器是一种新型的电子变压器，其体积小，输出电压高，功率小，但是压电变压器控制方法复杂。
[0003]常规的谐波电流检测法有如下几种:模拟带通滤波器检测法、基于Fryze时域分析法和基于日本学者赤木泰文(H.Akagi)的瞬时无功理论检测法等。其中，模拟带通滤波器检测法灵敏性差，测量误差大、设计难度高，难以满足谐波电流检测准确性和实时性要求；基于Fryze时域分析法动态响应慢，运算量大，无法满足实时性和快速检测的需求；基于Akagi的瞬时无功理论检测法实时性较好，但对于有限谐波条件下的谐波检测的快速性上仍然有优化的空间。在近年来，有的学者提出了其他的一些检测方法:小波变换检测法、基于神经网络理论的谐波电流检测法等，然而这些新型的谐波检测方法能否在工程实际上得到应用，还有需要进一步验证。现有方法面临的难点主要有以下两点：
①
采样频率过高，无法保证采样点的初始相位。
②
无法确保谐波电流检测的准确性和实时性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决针对采样频率过高，无法保证采样点的初始相位的问题，以及解决无法保证谐波电流分解的准确性和实时性的问题，提供一种谐波电流快速采样方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种谐波电流快速采样方法，包括如下步骤：
[0007]A1、对用电器件的谐振支路电流在一个工作周期内进行六次电流采样，采样间隔相位为1/12，获得六个采样点的电流采样值；A2、确定所述六个采样点的电流采样值与基波、二次谐波、三次谐波的幅值及谐波与基波之间的相对相位的关系；A3、根据所述六个采样点的电流采样值与基波、二次谐波、三次谐波的幅值及谐波与基波之间的相对相位的关系，利用所述六个采样点的电流采样值，计算基波与谐波的幅值以及谐波与基波之间的相对相位。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，所述六个采样点的电流采样值与基波、二次谐波、三次谐波的幅值及谐波与基波之间的相对相位的关系为：
[0009][0010]其中，S
n
为所述六个采样点的采样值，n＝1,2,3,4,5,6，M1、M2、M3为基波、二次谐波与三次谐波的幅值，θ为采样点的初始相位，为谐波与基波之间的相对相位，
Samplinginterval为采样间隔相位，ω为基波的角频率，t为时间。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，步骤A3包括：采用矩阵的形式简化采样点值与幅值和相位的关系。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述矩阵为：
[0013][0014]其中，
[0015][0016]其中，X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2为中间量。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，步骤A3还包括：对所述矩阵求逆：
[0018][0019]通过采样值S1，S2，S3，S4，S5，S6计算X1，X2，Y1，Y2，Z1，Z2，得到基波、二次谐波与三次谐波的幅值：
[0020][0021]在本专利技术的一些实施例中，步骤A3还包括：根据下式确定谐振电流的谐波与基波之间的相对相位：
[0022][0023]在本专利技术的一些实施例中，所述用电器件为压电变压器。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，步骤A1中，采用输入采样电路采集输入到的所述压电变压器的谐振支路电流，所述输入采样电路包括采样电容(C
x
)、采样电阻(R
x
)和运放电路，所述采样电容(C
x
)并联在所述压电变压器的输入端，所述采样电容(C
x
)＜＜压电变压器输入电容(C
in
)，并且所述采样电阻(R
x
)与所述采样电容(C
x
)构成的回路时间常数远小于电路工作频率的周期T，通过所述运放电路构成电路比例加法器，计算所述压电变压器的谐振支路电流。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，所述运放电路包括运放、模拟变压器接地电阻(R1、R5)、反相输入端电阻(R2)、反馈电阻(R3)以及平衡电阻(R4)，所述采样电容(C
x
)的一端连接所述压电变压器的一个输入端，所述反相输入端电阻(R2)的一端连接在采样电容(C
x
)的另一端与所述采样电阻R
x
之间，所述反相输入端电阻(R2)的另一端连接所述运放的反相输入端，所述反馈电阻(R3)连接在所述运放的反相输入端与所述运放的输出端之间，所述采样电阻(R
x
)的一端连接所述采样电容(C
x
)的所述另一端，所述采样电阻(R
x
)的另一端接地，所述模拟变压器接地电阻(R1、R5)的一端接地，所述模拟变压器接地电阻(R1、R5)的另一端通过所述平衡电阻(R4)连接所述运放的同相输入端，所述压电变压器的另一输入端连接在所述平衡电阻(R4)与所述模拟变压器接地电阻(R1、R5)之间。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，所述模拟变压器接地电阻(R1、R5)包括并联在所述平衡电阻(R4)与地之间的两个电阻。
[0027]专利技术具有如下有益效果：
[0028]本专利技术提出的谐波电流快速采样方法通过每周期进行间隔相位为1/12π的六次采样的方式，从采样获得的包含了不同频率的谐振电流的谐振支路电流中得到间隔相位为1/12π的六个采样点的电流采样值，根据六个采样点的电流采样值与基波、二次谐波、三次谐波的幅值及谐波与基波之间的相对相位的关系，通过简单的运算即可得到基波与谐波的幅值以及谐波与基波之间的相对相位，由此，本专利技术的谐波电流快速采样方法不需要保证每次采样的初始相位相同，能够满足高采样频率条件下谐波电流分解的准确性和实时性。本专利技术的谐波电流采样方法经过验证，速度快，精度高。
[0029]本专利技术实施例中的其他有益效果将在下文中进一步述及。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施例中的步骤流程示意图；
[0031]图2是本专利技术实施例中输入采样的电路示意图；
[0032]图3是本专利技术实施例中搭建的实验平台实物图；
[0033]图4是本专利技术实施例中输出的的测试波形图；
[0034]图5是本专利技术实施例中搭建的压电变压器的脉冲电源的实物图；
[0035]图6是本专利技术实施例中搭建的压电变压器的脉冲电源的输出的典型波形图。
[0036]附图标记如下：
[0037]C
x
为采样电容、R
x
为采样电阻、R1为模拟变压器接地电阻、R2为反相输入端电阻、R3为反馈电阻、R4为平衡电阻、R5为模拟变压器接地电阻、
[0038]1为示波器、2为直流电源、3为逆变器、4为单片机、5为负载。
具体实施方式
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐波电流快速采样方法，其特征在于，包括如下步骤：A1、对用电器件的谐振支路电流在一个工作周期内进行六次电流采样，采样间隔相位为1/12π，获得六个采样点的电流采样值；A2、确定所述六个采样点的电流采样值与基波、二次谐波、三次谐波的幅值及谐波与基波之间的相对相位的关系；A3、根据所述六个采样点的电流采样值与基波、二次谐波、三次谐波的幅值及谐波与基波之间的相对相位的关系，利用所述六个采样点的电流采样值，计算基波与谐波的幅值以及谐波与基波之间的相对相位。2.如权利要求1所述的谐波电流快速采样方法，其特征在于，所述六个采样点的电流采样值与基波、二次谐波、三次谐波的幅值及谐波与基波之间的相对相位的关系为：其中，S
n
为所述六个采样点的采样值，n＝1,2,3,4,5,6，M1、M2、M3为基波、二次谐波与三次谐波的幅值，θ为采样点的初始相位，为谐波与基波之间的相对相位，Samplinginterval为采样间隔相位，ω为基波的角频率，t为时间。3.如权利要求2所述的谐波电流快速采样方法，其特征在于，步骤A3包括：采用矩阵的形式简化采样点值与幅值和相位的关系。4.如权利要求3所述的谐波电流快速采样方法，其特征在于，所述矩阵为：其中，其中，X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2为中间量。5.如权利要求4所述的谐波电流快速采样方法，其特征在于，步骤A3还包括：对所述矩
阵求逆：通过采样值S1，S2，S3，S4，S5，S6计算X1，X2，X1，X2，Z1，Z2，得到基波、二次谐波与三次谐波的幅值：6.如权利要求5所述的谐波电流快速采样方法，其特征在于，步骤A3还包括：根据下式确定谐振电流的谐波与基波之间的相对相位：7.如权利要求1至6任一项所述的谐波电流快速采样方法，其特征在于，所述用电器件为压电变压器。8.如权利要求7所述的谐波电流快速采样方法，其特征在于，步骤A1中，采用输入采样电路采集输入到的所述压电变压器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张若兵，庄力，赵子新，王竞泽，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：