时频结合的失真度测量方法研究

失真度测量常采用基于快速傅里叶变换（FFT）的频域方法和基于曲线拟合的时域方法。FFT法需对被测信号进行整周期同步采样以避免栅栏效应和频谱泄漏,曲线拟合法计算量较大且拟合效果不易保证。为克服FFT法与曲线拟合法的上述不足,利用离散时间傅里叶变换（DTFT）提取被测信号基波分量并将其从时域波形中剔除,从而实现全谐波失真（THD）的计算。该方法无需进行曲线拟合或FFT,简化了计算流程。在12 bit采样精度下对该方法进行了数值模拟与实验测试,对低失真正弦信号进行数值模拟得到的失真度绝对误差低于0.05%,而对20 Hz~20 kHz方波和三角波实测所得失真度绝对误差小于1%,表明此方法能够便捷、可靠地实现失真度的测量。     

多周期同步测频测量精度的提高

给出了一种多周期同步测频的改进方法，论述了其基本原理及硬件实现，并对其误差进行了分析。该方法继承了多周期同步测频法的优点，同时提高了测量精度。     

等精度频率测量的同步门电路改进设计*

分析研究了等精度测量频率计的测量精度远低于理论值并且随被测信号频率变化而变化的原因,结果发现目前常见的等精度频率计的同步门电路在实际闸门下降沿和被测信号上升沿存在竞争冒险,产生的干扰脉冲影响了测量精度。针对此问题提出了几种同步门电路的改进设计。测试结果表明,改进后的几种同步门电路,不存在竞争冒险。采用改进后同步门电路的频率计,测量精度接近理论值,实现了等精度测量。     

弱磁信号的测频方法研究

为了提高弱磁信号的频率测量精度和稳定性,采用多周期同步和倍频两种方法,结合模拟电路、CPLD和单片机技术,设计了检测弱磁信号的调理电路和测频电路。得到了基于两种测频方法构成的电路的测量数据,并进行了对比。结果显示在当前条件下,多周期测频法更具优势,其测频精度达到10-5。同时证明了高信噪比的弱磁信号检测,才能保证高精度和稳定性的测频要求。     

电力系统频率跟踪方法探讨

在对电力信号进行分析和处理时,必须要解决的两个问题是频谱混叠和频谱泄漏。对于频谱混叠,可以设置适当的抗混叠滤波器,并且适当选择一个周波的采样点数即可解决;对于频谱泄漏．只要保证窗口函数的宽度为基波周期的整数倍,就可以避免其产生。为了达到高精度采样,消除采样不同步和周期测量误差对测量精度的影响,最实用、最有效的解决办法是设计有效的频率跟踪电路,使采样频率实时跟踪信号的基波频率,固定采样点数,变化采样间隔,从而从根本上解决频谱泄漏效应。     

基于AT89C52的多周期同步测频技术的实现

随着信息技术的不断发展,基于AT89C52的多周期同步测频技术也在不断的发展进步之中,这种测频技术只需利用一个计数器就能够实现多周期同步测频,其测试仪的结构简单,成本较低,能够在不同范围的频段内实现对频率参数的等精度测量和计算,其系统的反应时间大为缩短,测量的精度也在不断增加,实现了待测信号和时基信号的准同步计数。     

新型多周期同步和倍频锁相的频率跟踪技术

为减少同步时钟计数位数、缩短微处理器处理数据所消耗时间,达到快速测量场合下高速、高精度的测频要求,介绍了一种实时在线监测中的频率跟踪技术,它采用现场可编程门阵列实现倍频锁相,用新型多周期同步测频法跟踪频率,通过QUARTUSⅡ进行设计.实验证明:它大大减小基波波动所致计算误差,提高测量电网频率精度,保证在基频偏离工频时有效实现采样窗口与被测周期的同步,为在线监测中参量采集提供必要的依据.     

双速率同步采样法在谐波间谐波测量中的应用

非同步采样是造成频谱泄露和栅栏效应的根本原因,而频谱泄露和栅栏效应是影响 DFT变换谐波测量精度的主要原因。因此采样方法的准确性至关重要。针对传统采样法上存在的误差问题。为此,本文提出了一种改进后的的双速率同步采样法,该方法在使用传统的采样间隔补偿方法抑制周期信号产生的周期误差后,对补偿后残留下来的误差进行分析,比较残留误差与定时器分辨率Td的大小关系,从而做进一步的补偿,再用均根方值算法进行处理,这样就更有效的减小了误差。最后,仿真结果验证了本文所提方法的有效性。     

微波测距仪频率测量的方法设计与实现

运用变闸门测频法对微波测距仪主振频率进行计数测量,采用两个计数器分别对标准频率信号的上升沿和下降沿计数,将2个计数结果进行算术平均作为修正后的计数结果,消除了对被测信号计数产生的±1个字的误差,减少了对标准频率脉冲计数仔在的量化误差,测量精度与被测信号的频率无关。结合硬件电路和软件设计,实现了基于PIC单片机的微波测距仪频率检测系统,频率适用范围较宽,测量精度大大提高。实验结果证明该方法有效可靠。     

基于ARM的嵌入式高精度频率计的设计

利用石英晶体微天平测量微量元素时,设计一种高分辨率的频率计至关重要。通过改进硬件电路,解决了多周期同步测频方法在实际应用中并未完全消除＋1误差的问题,彻底消除了被测信号的±1量化误差。采用高精度有源晶振作为基准频率,利用ARM7微控制器LPC2220实现频率的计算、校准、闸门智能切换等,提高了频率计精度,频率测量分辨率达到0．1Hz以上,尤其适用于实时、高速、高精度测量等场合。在QCM微量元素分析仪中的应用表明,此方案稳定可靠,测量快速,结果精确。     

基于FPGA的三电平APF谐波分频控制

针对传统串行执行方式存在可补偿谐波次数受限、补偿效果不佳等问题,研究基于现场可编程门阵列的有源电力滤波器谐波分频控制的实现。采用现场可编程门阵列作为控制系统的主控制器完成控制算法,可以显著提高计算频率,减小计算延时,改善控制系统实时性能,在现场可编程门阵列内构建并实现的谐波同步旋转坐标系下的谐波电流分频控制策略计算频率最高可达77 kHz。构建了三电平有源电力滤波器数字控制系统并在样机上进行了实验,实验结果验证了提出的现场可编程门阵列全数字谐波电流分频控制方法的正确性。     

基于递推离散傅里叶变换和同步采样的谐波电流实时检测方法

目前普遍采用的谐波检测方法存在工频周期延时、计算量大等不足,文章提出了一种基于离散傅里叶变换的快速谐波检测方法。该方法采用递推方式动态更新频谱,并根据相位计算结果实时跟踪电网频率变化,动态调整采样频率,实现同步采样,有效抑制了电网频率波动对检测精度的影响。4种不同情况的仿真实验结果表明,该方法实现简单、计算量小,能实时检测出基波与指定次谐波的参考指令电流。     

FPGA-based Adaptive Phase-shift Compensation Method for Electronic Instrument Transformers

Accurate and reliable instrument transformers play an important role in power system measurement and protection. This paper focuses on the phase accuracy of electronic instrument transformers and presents an adaptive phase-shift compensation method for measuring electronic current transformers. Different from the existing approaches in which the empirical evaluation and fixed phase-shift compensation are used, the proposed method measures the phase displacement in real-time and calibrates the corresponding phase error adaptively, with the aim of achieving high and reliable phase accuracy. In particular, several practical factors are considered in the design, such as the phase displacement composition, phase error uncertainty, synchronous mode diversity, and computational complexity and latency. The proposed method is developed in a field-programmable gate array platform with low-latency hardware implementation and further employed in a merging unit. Finally, the experimental results are provided to demonstrate the validity of the proposed method.     

基于负载惯量匹配的双电机同步控制方法

在交流伺服系统运动控制领域,针对双电机同步精确控制时由于两轴负载惯量相差较大、额定运行速度快、到位精度要求高等控制难点,提出了简单且有效的同步控制方法,并在试验中进行了验证。该方法包括对同步控制方式的设计和误差补偿算法2个部分。首先,设计使用基于虚拟主轴的主从控制方式,可实现惯量匹配的同步指令输出;在此基础上,从负载特性入手,提出了基于加权耦合的误差补偿方法,能实现快速稳定的同步误差补偿。仿真与试验结果表明,该方法能够满足伺服运动系统的定位精度和同步控制精度要求,同时在一定程度上提升了系统的平稳性和补偿响应速度,工程实现效果较好。     

频谱小偏差校正新方法

提出一种频谱校正新方法以克服小的同步偏差对频谱分析的影响。该方法包括信号频率实时估计、采样频率同步跟踪和谐波系数误差校正几个要素。信号频率估计采用改进的相位差法,谐波系数校正采用一个向量级数公式。频率估计和同步跟踪将采样同步偏差控制在较小范围,然后采用谐波系数校正算法进一步提高谐波测量的准确度。基于MATLAB软件的仿真结果证实了该方法的有效性。     

高性能GPS时间同步装置研制

介绍了一种新型的基于全球定位系统GPS（Global Positioning System)的时间同步装置，论述了该装置各单元的工作原理和特点，提出了应用精确倍频，高性能恒温晶振OCXO（Over Controlled Crystals Oscillator)及误差实时补偿使装置具有高精度和高可靠性的方法，给出了在GPS信号失效情况下仍保持较长时间高精度输出的对策，该时间同步装置为实现电力系统精确可靠的状态实时监测提供了重要依据，还适用于各种高精度的同步采样系统等工业应用场合。     

基于实时负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机转速的影响,对负载转矩扰动下永磁同步电机(PMSM)伺服系统数学模型的频域特性进行了研究,总结出负载转矩扰动和速度PI控制器参数之间的关系,提出了基于负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制方案。变增益PI(VGPI)控制器根据转速信号中特定频率分量的变化,进行控制器增益的实时调节;同时采用FPGA器件设计并实现了基于Kalman滤波器的负载转矩观测器,能够对负载转矩扰动进行实时观测和补偿,提高了永磁同步电机伺服系统对负载转矩扰动的抑制能力。实验结果验证了控制策略的有效性。     

基于观测器的永磁同步电机死区补偿方法

针对永磁同步电机SVPWM控制系统,提出了一种基于模型参考自适应观测器的死区补偿方法。与一般补偿方法相比,该法可以有效地避免相电流过零点的直接检测或间接估计。在分析三相电压源逆变电路死区效应基础上,根据永磁同步电机的矢量控制模型,得出平均死区补偿时间和dq轴补偿电压的关系。将q轴扰动电压作为状态方程中的扰动变量,并设计自适应观测器在线观测,然后推算出死区补偿时间,最终通过坐标变换,在dq轴对逆变器进行死区补偿。该法不需要增加额外的硬件电路和离线的实验测量,仿真结果证明了该方法是简单可行的。     

一种虚拟同步发电机自适应阻尼补偿方法

针对系统电感对虚拟同步发电机控制系统存在等效负阻尼效应的问题,提出了一种自适应阻尼补偿方法。首先,基于虚拟同步发电机控制技术,通过dq变换和小信号分析建立系统的动态电磁方程和动态小信号模型。然后利用电磁转矩偏差分解出同步力矩系数和等效阻尼系数。最后根据等效负阻尼的产生机制,在有功-频率调节器中加入以系统频率、虚拟阻抗为自适应控制变量的阻尼补偿模块,实现对虚拟同步发电机阻尼的自适应补偿。通过Matlab/Simulink仿真,并与基于传统的虚拟同步发电机控制方法及基于虚拟阻抗补偿方法等方法所获得的结果进行比较,表明文章所提出的自适应阻尼补偿方法具有更强的稳定性和更快的响应速度,验证了方法的有效性。     

8253计数器在多周期同步测频中的应用

文中介绍了采用８２５３计数器的多周期测频方法,并通过软件设计对闸门时间自动调节,从而实现了宽范围的频率高精度快速测量,文中给出了实际硬件电路原理和编程方法。