准同步技术在谐波测量中的应用

准同步技术是在同步采样技术基础上发展起来的技术，其采样周期不要求与信号周期严格同步。文中采用先对周期信号作准同步采样，然后再结合DFT算法对周期电信号进行谐波分析与测量的方法，仿真结果表明，该方法具有较高的准确度。     

数据插值在同步采样中的应用

周期电气信号的测量中普遍采用交流同步采样.由于同步误差的存在,用同步采样的数学模型来处理准同步采样的采样值,会给测量结果带来一定误差.本文分析了同步误差产生的原因及其对有效值测量造成的影响,提出了改善测量结果的数据插值算法,并用仿真验证了该算法的可行性.     

高精度软件同步采样算法

软件同步采样是周期电气信号测量中最常用的采样方式。但常规软件同步采样方法存在采样同步精度不高、采样间隔误差累加递增、测量滞后等缺点。通过对软件同步采样实现过程的分析,找出了影响采样同步、测量滞后的主要原因．并提出了一种高精度、快速软件同步采样算法。这种方法具有计算量小,易于实现,实用有效的特点。信号周期和谐波测量的仿真结果,证实了所提方法对提高软件同步测量精度的有效性。     

基于初相和谐波理论的相位差测量方法

同频周期信号的相位差等于两个信号的初相差。文中给出了一种基于谐波叠加和牛顿迭代运算的周期信号初相计算方法,进而引入准同步DFT非整数修正算法,并提出一种新的相位差测量方法。该方法如下:(1)同步采样被测周期信号的波形数据;(2)应用准同步DFT非整数修正算法获得高精度的谐幅值和谐相角;(3)应用初相计算方法计算各自的初相;(4)计算相位差。仿真实验结果表明该方法可用于满足狄里赫利条件波形的相位差测量,频率漂移适应范围宽,测量精度高。     

周期电气信号测量中软件同步采样方法的研究

软件同步采样是周期电气信号微机测量中最常用的采样方式,但它采样的同步精度和时间间隔均匀程度都不够高,影响测量精度.通过对软件同步采样实现过程的分析,找出了影响采样同步和导致采样间隔不均匀的主要原因,并提出了三个相应的解决方法.方法一是在采样过程中动态调整采样时间间隔,使实际采样时刻最大限度地逼近理想均匀同步采样时刻;方法二是在采样后用线性插值方法修正采样值,使实际采样序列逼近理想的均匀同步采样序列;方法三是实时跟踪测量信号周期和校正采样周期.三种方法均具有计算量小,易于实现,实用有效的特点.对电功率和谐波测量的仿真分析结果,证实了所提方法对提高微机测量精度的有效性.     

一种基于准均匀采样的电力谐波分析方法

针对电力谐波的准同步加窗分析法存在所用信号周期多、计算复杂和谐波泄漏分布不均匀等问题,基于准均匀采样提出了一种仅需1个信号周期特别适于单片机快速、准确实现的电力谐波分析方法。准均匀采样的时间离散误差不随连续采样而积累,在1个信号周期内取2的整数次幂个同步采样点,直接采用FFT算法即可实现谐波分析。基于信号的基波近似,并假设信号采样时的时间离散误差和幅值量化误差均服从均匀分布,对采用准均匀采样的电力谐波估计误差进行了分析。给出了基于准均匀采样电力谐波分析的算法和具体实现流程,流程中通过长整型变量对采样时间进行精确控制,算法简单高效。最后对准均匀采样谐波分析算法进行了仿真,结果表明基于通用单片机即可实现电力谐波的快速、准确分析。     

同步误差对非正弦周期电信号测量精度的影响

讨论了同步误差存在时,非正弦周期信号同步采样测量误差的计算方法,推导了电压相对误差的表达式,并进行计算机仿真,利用此方法可以分析采样点数、采样初始角以及同步误差对测量精度的影响,其结果有实用价值.     

计及噪声的动态谐波准同步采样分析方法

电网中非线性负荷投切等使谐波具有明显的动态特性,为此,提出一种基于准同步采样算法的动态谐波分析方法,从理论层面分析噪声对谐波频率测量的影响,建立谐波频率测量方差理论式。准同步采样算法通过复化梯形积分和迭代法计算信号局部频谱,通过适当增加采样周期和迭代次数减小同步偏差对测量准确度的影响。仿真和实验结果表明所提算法能准确测量谐波参数。     

数字介损测量离散付立叶变换的理论误差分析

数字介损测量的基础是离散付立叶变换,为分析介损测量离散付立叶变换的误差对介损测量准确度的影响。从数字介损测量的数学模型出发,给出从采样到时窗处理过程对应的数学公式,分析了离散付立叶变换、半离散付立叶变换与信号频谱的关系以及误差来源,并针对常用的时窗函数说明误差的计算方法和控制误差的方法。同时指出准同步采样信号包含的信息与同步采样并无区别,使用半离散付立叶变换方法用准同步数字采样信息计算得到的信号相位与在相同的频率精度下的同步采样信息得到的信号相位具有相同的准确度。     

交流电信号有效值高精度测量算法研究

在交流电信号的测量设备中,大部分采用同步交流采样技术,它是提高交流采样性能的关键技术。针对现有减少同步误差方法的局限性,分析了采样周期与信号周期不同步以及采样时间间隔不均匀测量误差的问题,采用了累加单元减小量化误差,并结合"三点法",实时跟踪信号频率变化并调整采样周期。研究了使用梯形法计算交流信号有效值时的误差大小以及表达式,采用了改进的参数算法。仿真实验结果表明该算法能有效提高同步采样法测量有效值的精度。     

准同步采样法在配电综合测控仪中的应用

通过研究准同步采样法,分析准同步采样法准确度与频率偏差的关系,提出通过减少频率偏差来提高准同步采样法准确度的两种方法,提出准确计算信号频率的公式。计算机仿真结果表明该方法能有效提高测量信号的有效值和谐波的准确度。最后把准同步采样法应用于配电综合测控仪中,进行硬件和软件设计,实现了仪器体积小,抗干扰能力强,而且测量速度快,测量精度高的目标。     

准同步离散傅里叶变换算法研究

介绍了准同步离散傅里叶变换(discrete foruier transformation,DFT)算法的基本原理,同时对算法进行了计算机仿真,讨论了采样起始时刻和频偏对算法测量准确度的影响,并对DFT算法和准同步DFT算法进行了比较。得到结论:准同步采样与采样起点无关;被测信号频率在一定范围内变化不影响测量结果;在一定条件下,采用准同步DFT算法能够获得较高的测量准确度。     

基于准同步算法和IIR-Hilbert变换器的无功测量

非正弦电路的无功测量是当前电力测量研究的热点.在给定定义下,为了准确测量全无功电能,本文介绍了一种结合准同步算法和离散Hilbert的无功测量方法.解决了传统移相方法无法测量谐波无功的问题,同时,由于采用了准同步算法,其目标精度可以适应较宽的电网频率波动.仿真结果表明,此方法具有相当于同步采样法的测量精度.基于准同步算法和IIR-Hilbert变换器的无功测量方法,具有硬件成本低、测量精度高和易于实现等特点,适用于多功能电能表装置.     

基于采样频率自适应的高精度谐波分析软件算法

采样不同步产生的同步误差是造成频谱泄漏和影响谐波分析准确性、检测精度的重要原因。本文提出一种基于采样频率自适应技术的软件算法,通过采样数据计算得到信号较为准确的实际频率,并根据实际频率动态调整采样的时间间隔,实现采样频率的自适应,从而减少同步误差,降低频谱泄漏的影响。该软件算法实现简单,精度较高,对于频率变化较缓慢的电力信号能够明显地提高测量精度。仿真结果验证了算法的特性,给电力系统高精度谐波分析提供了一种有效的方法。     

电网信号测量中非同步采样误差的分析与处理

在电网信号实时测量分析中 ,信号频率往往是在变化的 ,很难实现严格的同步采样 ,从而带来了非同步采样误差 ,文章从时域和频域两个角度分析了非同步误差产生的原因 ,建立了误差模型 ,并且从软、硬两个方面综合分析了各种预防、补偿措施的优缺点 ,可以从实时性、精度等不同的角度实现非同步测量误差的最小化 ,提高了信号处理的精确度和测量参数的可信度     

准同步谐波分析的DSP实现

介绍一种DSP准同步谐波分析系统。系统硬件选用主从式双处理器结构,主处理器(单片机)负责人机交互及DSP的Bootloader等,从处理器(DSP芯片)专门负责数据处理;软件采用定点机浮点化运算,自定义浮点类型简化运算,提高运算速度和有效位数,系统在谐波分析中利用准同步算法,提高非正弦周期信号非同步采样情况下电网参数运算的准确度。系统成功应用于光电式高压计量装置,通过仿真试验,基波准确度优于0.1%,11次以下的谐波准确度优于2%。具有良好的实用价值和拓展性能。     

基于同步采样方法的电导率测量系统设计

提出了基于同步采样方法的电导率测量系统的设计方案.系统采用双极性方波作为测量电导率的激励信号,并且实现了其幅度和频率均可调.数据采样采用同步采样方法,将待测电压和电流的峰峰值幅度转化为直流量,不仅提升了测量精度,同时简化了单片机内ADC对信号的处理.实验数据既可以通过液晶屏显示,也可在LabVIEW搭建的平台中显示和存储.利用本系统进行电导率测量实验,实验表明,当激励信号振幅较大时,测量误差超过可控范围,而较小的振幅有助于提升系统测量的准确性.     

A software sampling frequency adaptive algorithm for reducing spectral leakage

Spectral leakage caused by synchronous error in a nonsynchronous sampling system is an important cause that reduces the accuracy of spectral analysis and harmonic measurement. This paper presents a software sampling frequency adaptive algorithm that can obtain the actual signal frequency more accurately, and then adjusts sampling interval base on the frequency calculated by software algorithm and modifies sampling frequency adaptively. It can reduce synchronous error and impact of spectral leakage; thereby improving the accuracy of spectral analysis and harmonic measurement for power system signal where frequency changes slowly. This algorithm has high precision just like the simulations show, and it can be a practical method in power system harmonic analysis since it can be implemented easily. __________ Translated from Journal of North China Electric Power University, 2005, 32(6): 5–8 (in Chinese)