一种基于Hilbert数字滤波的无功功率测量方法

提出了一种基于Hilbert数字移相滤波的无功功率测量方法。该方法不仅能测量正弦电路中的无功功率，而且在给定的定义下，也适合于测量含有谐波的非正弦电路中的无功功率。由于该方法是在对电压、电流信号采样后，通过直接进行移相滤波和简单的数值计算测量出无功功率，避免了现有方法中通过测量电压、电流有效值和有功功率计算无功功率所带来的误差。此外，由于所设计的Hilbert数字移相滤波器具有优越的频率响应特性，即使对于相当高次谐波无功功率的测量，也能获得很高的测量准确度。所测无功功率的正负值还可以直接用于判断负载的性质。该方法在将模拟电压、电流信号转化为数字采样信号之后所进行的处理工作都是数字化的，设计简单、便于实现。文中所提出的方法已用于某种高精度数字多用表的设计中。     

一种基于Hilbert数字滤波的无功功率测量方法

提出了一种基于Hilbert数字移相滤波的无功功率测量方法。该方法不仅能测量正弦电路中的无功功率，而且在给定的定义下，也适合于测量含有谐波的非正弦电路中的无功功率。由于该方法是在对电压、电流信号采样后，通过直接进行移相滤波和简单的数值计算测量出无功功率，避免了现有方法中通过测量电压、电流有效值和有功功率计算无功功率所带来的误差。此外，由于所设计的Hilbert数字移相滤波器具有优越的频率响应特性，即使对于相当高次谐波无功功率的测量，也能获得很高的测量准确度。所测无功功率的正负值还可以直接用于判断负载的性质。该方法在将模拟电压、电流信号转化为数字采样信号之后所进行的处理工作都是数字化的，设计简单、便于实现。文中所提出的方法已用于某种高精度数字多用表的设计中。     

用准同步离散Hilbert变换测量无功功率

由电路理论知,测量无功功率可采用电压信号移相90°的方法,而Hilbert变换正好满足此要求。为便于计算机计算采用离散Hilbert变换时由采样误差或电网频率发生漂移而导致的测量误差,可采用准同步采样方法来提高测量精度。采用准同步离散Hilbert变换可获得较高的无功功率测量精度。     

基于插值同步预处理的Hilbert无功功率测量

针对电网信号频率波动情况下,非同步采样造成频谱泄漏,引起无功功率计算误差的问题,提出一种基于数据预处理的Hilbert无功功率计算方法。即首先使用改进Rife算法实时估计电网中的频率,然后利用插值运算进行数据同步化,最后使用Hilbert变换得到准确的无功功率。在对信号频率测量基础上,对于插值算法,经仿真对比研究,Hermite插值算法达到了比较理想的数据同步化效果。继而对基于Hilbert的无功功率测量方法进行分析,并构建了电弧炉负载仿真模型,作为无功源。仿真结果表明,在电网信号频率波动以及含谐波的情况下,相对于常规的无功功率计算方法,基于插值同步预处理的Hilbert法明显提高了无功功率计算的精度。     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差.提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法.该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°.并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除用异步采样值测量电功率时产生的误差.仿真计算结果表明,基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法具有很高的精度.     

基于全频移相网络的电功率精确测量方法

针对越来越多的非线性电气器件及装置对电力系统的影响和危害,提出一种基于全频移相网络的电气参数精确测量方法。该方法适合于测量含有高次谐波的非正弦电路中的电气参量。所设计的全频移相网络能对多种频率信号恒定相移90,°具有优越的相频特性和幅频特性。在高次谐波存在的环境下,对电压、电流信号采样后,直接通过移相网络和简单的数值计算即可实时并精确地测量出无功功率、有功功率等电气参量。最后,对用单片机实现的该测量方法进行仿真和分析,结果表明,该方法具有实时、高精度的优点,并且可以用普通单片机来实现。     

基于Hilbert滤波器的无功功率计量算法研究

针对目前常用的计算无功功率的方法在谐波含量不断提高的情况下存在较大误差,采用基于Hilbert数字滤波器的无功功率计量算法,将电压的基波及各次谐波成份都移相-90°并保持幅值不变,采用有功功率计量方法来计量无功功率;分别采用最优设计法和半带滤波器法设计了FIR型和IIR型Hilbert数字滤波器,仿真得出相应的幅频和相频特性,并比较得出在含有24次谐波的电网环境下,两种类型的无功功率计量系统具有相似的计量精度,而FIR型滤波器具有更佳的相位均衡性。     

基于Hilbert移相滤波的全数字锁相环

提出了一种基于Hilbert移相滤波实现的全数字锁相环,用于实现低频交流信号频率和相位的数字化测量。先将被测信号经过模数变换后输入到一对全数字的Hilbert移相滤波器,得到幅值相等相位相差90的两个信号,计算出输入信号相位角,再将输入信号相位角输入到一个基于锁相环结构设计的全数字处理系统,测算出信号的频率和相位。该测量方法充分利用了信号波形本身所包含的相位信息,提高了低频交流信号相位鉴别的准确度及锁相跟踪的速度,减少了测量过程达到稳定所需的时间。该算法可通过数字信号处理器(DSP)等微处理软件方便地实现。适用于测量电力系统工频电压信号的频率和相位,所获得的数据既可用于电力系统的监测,也可为需要同步工作的电力电子设备提供相位基准。     

电功率微机测量新算法

研究一种基于时域积分的电功率数字测量新算法。算法先将有功功率、无功功率的测量,转化为对瞬时有功功率和瞬时无功功率的直流分量的估计,然后基于加窗离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT)和离散傅里叶逆变换(inverse discrete Fourier transform, IDFT)实现Hilbert变换,将周期电压信号各频率分量准确移相90°,最后利用矩形自卷积窗,设计高性能FIR梳状滤波器,高效率地滤除瞬时功率信号中的基波及谐波分量。算法实现了在采样存在同步误差时有功功率和无功功率的高精度估计,仿真和科研实践验证了算法的可行性和有效性。     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差。提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法。该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°。并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除     

一种结合复三角函数和Hilbert变换的绝缘介质损耗测量方法

提出了一种结合复三角函数和Hilbert变换的绝缘介质损耗因数测量方法。将归一化工频电压信号和电流信号分别移相90°构成Hilbert变换对,再将两组复信号构造新的复三角信号模型,结合复三角函数和Hilbert变换特性,导出了tanδ的计算式,并给出了算法实现方法和硬件实现方案。仿真结果表明:该算法可有效解决由于频率波动引起的非同步采样和非整周期截断问题,tanδ实际测量的绝对误差小于0.000 03,具有较高的测量精度和抗干扰能力。     

基于Blackman-Nuttall窗改进FFT校正的新型三相动态谐波电能表设计

针对电网动态谐波检测与电能计量的急切需求,建立了改善动态谐波FFT频谱泄漏和旁瓣效应的基于Blackman-Nuttall窗三谱线改进FFT校正的谐波电能计量方法,提出了ADS1178+TMS320C6745+K60架构的新型三相动态谐波电能表的设计和研究方案,详细介绍了多通道、高采样率、同步采样ADC的数据采集和调理电路单元,以及以高性能浮点DSP芯片TMS320C6745为核心的电网信号数据处理电路单元,提出了基于牛顿插值的动态谐波电能计量的误差校正方法。实验与测试表明,新型三相谐波电能表的基波有功功率相对误差≤0. 1%,基波无功功率相对误差≤1%,2次～21次谐波电压幅值相对误差≤0. 6%、谐波电流幅值相对误差≤0. 7%、谐波相位误差≤0. 5°,符合国家标准GB/T 14549-93中的A类谐波测量仪器相关精度要求。     

一种实用的谐波分频检测方法

针对基于瞬时功率理论的ip-iq算法无法单独提取各次谐波分量等情况,提出了一种改进的ip-iq谐波分频检测方法。利用改进的ip-iq法能直接对a-b-c三相坐标系下的单相电流进行分解,获得单相电流的有功电流和无功电流,通过低通滤波器后获得基波或者各次谐波的有功电流分量和无功电流分量,再直接转换为a-b-c三相坐标系下的基波电流和各次谐波电流,省去了三相至两相坐标变换及其逆变换,因此计算量更少。仿真分析结果表明该法能较好的实时检测三相电网基波和各次谐波分量。     

用于电能计量芯片的无功功率计量方法

现有电能计量芯片中无功功率计量电路难以同时满足计量精度高与硬件开销小的要求。为解决此问题,提出了一种无功功率计量的新方法,该方法采用3个一阶IIR滤波器,其中电压通道内的相位移动滤波器使电压信号产生-90°相移,电压通道和电流通道内的两个幅度补偿滤波器共同对由相位移动滤波器产生的信号幅度衰减进行补偿。两个幅度补偿滤波器被要求设计成具有相同的结构和参数,二者的并联应用不会改变电压与电流之间的相位差。提出了高效的无功功率计量系统设计方法,其中特别是幅度补偿滤波器设计的优化方法。仿真和实际产品测试结果表明,该无功功率计量方法不仅硬件资源消耗较少,而且可以达到较高的计量精度,优于现有电能计量芯片的无功功率计量方法。     

基于Hilbert变换的非正弦电路无功及瞬时无功功率定义

非正弦电路无功功率及瞬时无功功率尚无统一的定义。文中从传统单相正弦电路功率的另一种表述出发，给出了基于Hilbert变换、适用非正弦单相电路的无功功率以及瞬时无功功率定义。其中，无功功率定义为电压Hilbert变换与电流共同作用产生的平均功率，瞬时无功功率定义为电压Hilbert变换与电流无功分量瞬时值的乘积，而电流无功分量定义为电流在电压Hilbert变换上的投影。该定义满足功率定义的一般要求，具有与有功功率及瞬时有功功率定义相同的表示形式和特性，同时满足方向性和平均性条件。最后通过具体算例验证了其正确性。     

电能表中互感器角差的纠错算法

提出了一种电流互感器和电压互感器角差补偿的新算法。深入研究和分析了具有电感和电阻的电流互感器和电压互感器的等值电路,在实际测量应用中人为地造成一个RL电路的暂态过程,采用数字微分算法能够快速准确地算出RL电路的频率和时间常数,进而计算出电流互感器和电压互感器的角差。提出了电能表中补偿电流互感器和电压互感器角差的有功功率和无功功率计算方法。仿真结果表明,该算法能大大地提高电能表的计量精度。     

电力机车谐波与无功功率仿真分析

提高非线性系统无功功率计量的准确性是提高电力系统电能质量管理和安全运行的需要。介绍了电力机车的系统结构和功能,在Matlab中建立仿真模型,分析电力机车的电流和电压谐波含量。通过几种典型的无功功率测量算法测量电力机车的无功功率,仿真结果表明Hilbert算法和傅氏算法的测量结果相对误差较小,无功功率计量的准确性较高,而均方根算法的测量误差较大。     

测量nV正弦电压的互功率谱方法

本文提出了一种测量nV正弦电压的新方法——互谱估计法,克服了现有的LIA法存在的缺点,即测量系统中零漂及1/f噪声影响,进一步扩展了nV电压测量下限。文中首次对有限数据记录长度的周期图法互谱估计性能进行了详细分析。证明其期望值可排除噪声影响,是一种渐近无偏估计。与自谱估计的周期图法相同,本方法是非一致估计,特别是在被测正弦信号频率处的谱起伏更为严重,因而妨碍了nV正弦信号的准确测量,为此必需采用加窗的平均周期图法以减少谱起伏方差。文末给出对1nV正弦信号的测量结果,与实际信号值基本一致,说明互谱估计法对nV正弦电压测量是一种可行的方法。