电量变送器中开平方算法的研究

按电工学定义实现的微机电量变送器中开平方运算耗时最长。本文首先分析了常用的牛顿迭代和快速查表两种开平方算法的缺点，对其改进，形成了两种自适应混合开方算法，大大提高了开平方运算的速度。     

基于牛顿迭代法的高精度快速开方算法

针对全波傅氏算法中的开平方运算较耗时影响微机保护瞬动性问题,提出一种选取接近定点数开方真值的牛顿迭代初值的方法,该方法利用数字信号处理器(DSP)的移位指令、256个单元的查表技术和DSP的硬件乘法器,通过1次查表和1￣2次乘法运算,就能快速确定迭代误差小于2-9的迭代初值。在TIDSP集成开发平台上,运行牛顿迭代开平方汇编程序。运算结果表明:该算法对范围在00000004.0000H￣01FFFFFF.FFFFH的定点数抽样开方运算,迭代次数均不大于3次,就达到2-16以上迭代精度,且占用内存小,非常适合带有硬件乘法器的嵌入式微处理器实现。     

电量变送器中一种快速高精度的开平方算法

在分析查表开平方算法和浮点数特点的基础上,提出一种二进制浮点数与查表法相结合的开平方算法.该算法不仅具有计算简单、运算速度快、精度高的优点,而且占用内存少,解决了长期以来开平方算法存在耗时长、精度低、存贮数据值范围难以确定的问题.对于80C196单片机,若采用12 MHz晶振,利用本算法,最大耗时不超过80 μs,平均耗时为55 μs,最大误差小于(6.1×10-3)%.     

电量变送器中一种快速高精度的开平方算法

在分析查表开平方算法和浮点数特点的基础上 ,提出一种二进制浮点数与查表法相结合的开平方算法。该算法不仅具有计算简单、运算速度快、精度高的优点 ,而且占用内存少 ,解决了长期以来开平方算法存在耗时长、精度低、存贮数据值范围难以确定的问题。对于 80C196单片机 ,若采用 12MHz晶振 ,利用本算法 ,最大耗时不超过 80 μs,平均耗时为 5 5 μs,最大误差小于 (6 .1× 10 - 3) %。     

基于区间泰勒展开的不确定性潮流分析

区间算法已经在电力系统不确定性潮流计算中得到了成功应用。然而,迭代法类的区间潮流计算方法由于将区间运算嵌入到了牛顿迭代过程中,使得区间潮流计算过程复杂、计算量大,为此提出基于区间泰勒展开的不确定性潮流计算方法。该方法在建立含区间变量潮流计算数学模型的基础上,利用区间泰勒展开将采用直角坐标系的区间潮流方程求解问题等价转化为三个确定性的代数方程组求解。算例测试结果表明了所提算法在计算精度上高于区间迭代法,与区间迭代法和蒙特卡洛法相比,可以获得良好的加速效果。     

交流采样中开平方算法的研究

在分析开平方迭代算法收敛速度的基础上,提出了开平方的初值选取改进算法。本算法具有算法简单,迭代次数少,精度高等特点,较好地解决了开方运算时间长问题。同时分析了求有效值（幅值）的开平方运算时间误差,并作改进。     

电力系统微机保护中开平方浮点算法的改进

在分析开平方迭代算法收敛速度的基础上,提出了浮点数开平方的初值选取改进算法。该算法具有算法简单、迭代次数少、精度高等特点,较好地解决了开平方运算时间较长的问题。     

微机保护测控装置定点数的开方计算方法

微机保护测控装置中经常遇到开方计算,其计算速度和精度直接影响到微机保护测控装置的性能。牛顿迭代法用于开方计算的主要难点是选取合适的迭代初值。分析了牛顿迭代法应用于开方计算所具有的特征,并利用其特征针对2种不同形式的开方运算分别提出了相对误差小且速度快的迭代初值选取方法。对于整数开方计算,根据被开方数二进制的位数确定最优的迭代初值;对于复数模形式的开方计算,根据复数的实部和虚部确定最优的迭代初值。与工程上传统采用的算法相比,该算法计算精度更高,计算量小(至多进行一次除法运算),主要针对定点数(整型数)的计算,但其算法思想及其关于迭代初值的选取方法和结论对于浮点数的开方计算也具有指导意义。     

基于DSP在线实现特定谐波消除技术的2种方法

在数字信号处理器中分别用线性插值法和牛顿迭代法实现了特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)技术开关角度的在线计算。首先,利用三角函数倍角关系将级联七电平逆变器SHEPWM消谐方程组转换为代数多项式方程组的形式;然后,利用数学软件MATLAB中的Solve函数对其进行求解得到了调制比区间[0.485,1.07]内的所有解,并绘制了开关角度随调制比变化的轨迹,分析了开关角度变化的特点。选取其中一组开关角度,分别用数据查表结合线性插值的方法和对开关角度进行一元线性拟合并用拟合方程求解的开关角度作为牛顿迭代的初值而后用牛顿迭代法计算开关角度的方法,实现了级联七电平逆变器SHEPWM开关角度的在线计算,对2种方法的特点进行了分析和比较。仿真和实验证明了利用Solve函数求解多项式方程组得到的开关角度解是正确的,所述2种方法是可行的。     

一种适用于微机保护的高精度简化开方算法

对于被开方数为两数平方和形式的开方运算,为了简化运算并提高计算精度,提出了一种迭代开方算法。该算法选取一次多项式作为初值,利用泰勒级数展开得到简化算法。分析了简化算法的最大误差,确定了使得误差最小的一次多项式系数。在此基础上,给出了实用化的一次多项式系数和迭代计算公式。该迭代算法与牛顿迭代法在本质上是相同的,但无需考虑初值选取问题,因而计算精度仅取决于迭代次数。仿真证明,两次迭代的计算量与传统简化算法相当,但精度能提高100倍以上,误差不大于0.002%,可满足微机保护的计算精度要求。     

基于DSP的超声波电源控制技术的研究

在超声波逆变电源系统中,为了降低开关损耗而广泛的采用移相SPWM技术。传统的模拟控制存在精度低、动态响应慢等缺点,在此介绍了一种基于TMS320F2812 DSP芯片的SPWM数字移相方法。该方法的特点是查表和在线计算相结合,既能满足一定的控制精度要求,又能满足实时控制的要求,还适用于带反馈控制的逆变系统中。     

CORDIC算法及其展开结构的FPGA实现

针对FPGA系统中涉及三角函数等数学运算,而传统的查找表方法占用资源较多,计算精度不足等问题,提出了基于CORDIC算法的三角函数计算的实现方法.首先给出了CORDIC算法的硬件结构,然后使用Verilog HDL硬件描述语言,在Quartus ⅡⅢ 13.1中对算法进行编译和仿真,并对仿真结果和实际结果进行误差分析,最后选择Altera公司的Cyclone Ⅳ E系列中EP4CE30F23C6器件,完成了CORDIC算法的FPGA实现.实验结果表明,该算法能够利用较少的硬件资源,实现较高的计算精度,并且运算速度较快,可以满足实际应用中的计算需求.     

DCS中锅炉给水密度的一种简化计算方法

DCS中的锅炉给水流量计算通常需要进行给水密度的修正。由于水物理特性的复杂性,密度与温度及压力均直接相关。采用国际汽水性质IFC公式计算较复杂,DCS中并不采用;查表方法需要输入大量数据,不便于DCS中采用。介绍了一种基于基准工况水密度,并对实际运行压力、温度分别进行修正的给水密度计算方法,并对其误差进行了分析。结果表明,计算精度及误差可以满足现场应用要求。     

快速三相高斯潮流算法

提出快速三相高斯潮流算法。因潮流计算给出的未知条件数目多于方程数,所以对发电机进行研究,增加发电机节点的内电势节点,使方程数目等于未知条件数目。对导纳矩阵中的PQ节点对应部分进行消去,得到只有发电机节点的网络。对此网络进行分析,得到PV节点迭代方法。在潮流计算时,分别形成固定的PQ节点、PV节点对应因子表,通过对PQ部分电流前代,将PV节点的有功功率进行修正,由此有功功率对PV方程进行求解,然后将求得的PV电压代入PQ方程进行回代,得到一次迭代计算的解。计算结果表明该方法具有良好的收敛性,虽然迭代次数较牛顿法有所增加,但是计算时间较牛顿法少。     

用于电力系统暂态稳定仿真的可变步长牛顿法

提出一种基于可变步长技术和不诚实牛顿法(very dishonest Newtonm ethod,VDHN)相结合的电力系统暂态稳定仿真算法。根据发电机的凸极效应,在迭代过程中将节点电压计算进行简化,使得雅可比矩阵在仿真过程中保持不变,以加快仿真速度。同时,利用隐式积分的局部截断误差理论,提出可变步长的VDHN时域仿真算法,并给出仿真过程中变步长的相关修正策略。结合2个算例系统进行仿真,从仿真速度、极限切除时间、可变步长和节点电压等方面,进一步验证可变步长VDHN算法的有效性和实用性。仿真结果表明,可变步长的VDHN算法,能够有效地提高系统的仿真速度,提高的幅度与故障持续时间有关。     

光伏分布式MPPT机理分析与仿真研究

采用目前常用的光伏电池模型对光伏阵列进行建模时,或者需要多个模块进行串并联,仿真电路规模较大,增加了仿真复杂性,或者由于参数简化影响精度。将建立光伏阵列模型的方法分为计算法和查表法,计算法容易收敛,但需要明确的光伏阵列输出电压电流方程,查表法比较灵活,只需知道输出电压电流的数据源,可以仿真任意规模的光伏阵列。之后基于查表法和实际产品数据实现与功率变换器进行组合连接的电路仿真,并解决建模过程的若干技术问题。?结合模型和阻抗分析,对单模块、组串和阵列等典型配置分布式MPPT机理进行分析,并得出相应控制表达式。最后针对相应配置分别设计算例进行仿真研究,并与集中式MPPT结果进行对比分析,为显著提高光伏阵列输出效率建立理论基础。