一种谐波采样计算方法技术

本发明专利技术公开了一种谐波采样计算方法，包括数据采集、正向过零点的寻找、实际采集点数N的计算和实际128点采样值AN计算四步，本发明专利技术设计合理，计算方便，采样精度高，使用效果良好，适合大范围使用，准确度高，采样速度快，有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术尤其涉及一种谐波采样计算方法。
技术介绍
随着节能技术和自动化技术的推广，电力电子装置如变流设备、变频设备等，容量日益扩大，数量日益增多，使电网中的高次谐波愈来愈严重，给电力系统和各类用电设备带来危害，轻则增加能耗，缩短寿命，重则造成用电事故，直接影响安全生产。因此，消除谐波污染，把谐波含量控制在允许范围内，已成为主管部门和用电单位的共同奋斗目标。目前，电力系统中的谐波源，不但类型多，而且分布广，用户电网中的谐波电流可能来自本身的非线性设备，也可能来自外部线路，不加以区分将给谐波治理造成困难，因而进行谐波治理之前需要了解电网中谐波的次数及含量，即须进行谐波的测试。谐波分析仪作为测试的主要手段，它的作用越来越重要。谐波分析仪历经了从模拟、数字到以微处理器为核心的发展过程。目前的谐波分析仪基本上是对输人信号进行等间隔采样，经信号调理、模数转换后使用微处理器及外围电路，利用快速傅立叶变换(FFT)进行数字处理，从而得到了各次谐波的幅值和相位，计算各次谐波含有率、总谐波畸变率、有功功率、无功功率、视在功率以及功率因数等。谐波分析仪随着谐波次数的增加，测量准确度下降较多，其原因是在目前条件下，实现严格的同步采样比较困难，大多数按同步采样原理制造的谐波分析仪实际上工作在近似于同步状态。基波的每一个微小的同步误差，都将给高次谐波的计算带来很大的误差。一般的谐波分析仪对基波与m次谐波测量准确度相差m倍，即基波准确度能做到±1％,则m次谐波的准确度约为±m％。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种谐波采样计算方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种谐波采样计算方法，包括数据采集、正向过零点的寻找、实际采集点数N的计算和实际128点采样值AN计算四步，具体步骤如下：数据采集：选用的微处理机是单片机80C196KC。所需要处理的谐波最高次数为31次。为满足FFT的要求，每周期须等间隔采样128点，以工频50Hz为基础，计算出采样间隔，采样间隔为156.25μs。不考虑被测信号频率的抖动，通过启动80C196KC的A/D，找到被测信号的正向过零点后，再定时(每隔156.25μs)启动80C196KC的A/D，记录其后的136点数据，这样只要被测信号频率在47.06Hz～53.33Hz范围内，这136点数据中就包含了被测信号的一个完整周期；正向过零点的寻找：选定80CI96KC的A/D转换器为10位。这就说明无论实际信号的范围是多少，经A/D转换后其取值范围为0-1023，因此信号的“过零点”为511。要寻找信号的正向过零点，就须将A/D转换值与511比较，以找到过零点，并且还要保证正向；实际采集点数N的计算：因为实际信号并不一定在理想的工频50Hz的条件下。因而按理想时间间隔采样实际信号时，一周期所采集的点数可能多于128点，也可能少于128点，更有可能为分数，为得到实际信号的128点等间隔采样值，需计算出实际信号按理想时间间隔采样一周期的点数N。其计算公式为N=n+1-an-a0Δ]]>其中a0为第一个采样值，an为第二次正方向过零点后的采样值，n为一周期中包含的整数点数，Δ为相邻两个采样值的差值。为精确起见，取Δ=(an-an-1)+(a1-a0)2]]>实际128点采样值AN计算：根据计算出的实际采样点数，用内插法算出实际信号一周期均匀的128点采样值。实际采样值An的算法如下A0＝a0A1=a1+N-128128(a2-a1)·1]]>…An＝am+Q(am+1-am)其中m＝n+p，p为的整数部分，Q为的小数部分，经过上述计算即可得到实际信号等间隔的128点采样值。本专利技术有益效果：本专利技术设计合理，计算方便，采样精度高，使用效果良好，适合大范围使用，准确度高，采样速度快，有很好的应用前景。附图说明下面结合附图中的实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但并不构成对本专利技术的任何限制。图1为本专利技术的正向过零点寻找流程图。具体实施方式本专利技术的一种谐波采样计算方法，包括数据采集、正向过零点的寻找、实际采集点数N的计算和实际128点采样值AN计算四步，具体步骤如下：数据采集：选用的微处理机是单片机80C196KC。所需要处理的谐波最高次数为31次。为满足FFT的要求，每周期须等间隔采样128点，以工频50Hz为基础，计算出采样间隔，采样间隔为156.25μs。不考虑被测信号频率的抖动，通过启动80C196KC的A/D，找到被测信号的正向过零点后，再定时(每隔156.25μs)启动80C196KC的A/D，记录其后的136点数据，这样只要被测信号频率在47.06Hz～53.33Hz范围内，这136点数据中就包含了被测信号的一个完整周期；正向过零点的寻找：选定80CI96KC的A/D转换器为10位。这就说明无论实际信号的范围是多少，经A/D转换后其取值范围为0-1023，因此信号的“过零点”为511。要寻找信号的正向过零点，就须将A/D转换值与511比较，以找到过零点，并且还要保证正向；实际采集点数N的计算：因为实际信号并不一定在理想的工频50Hz的条件下。因而按理想时间间隔采样实际信号时，一周期所采集的点数可能多于128点，也可能少于128点，更有可能为分数，为得到实际信号的128点等间隔采样值，需计算出实际信号按理想时间间隔采样一周期的点数N。其计算公式为N=n+1-an-a0Δ]]>其中a0为第一个采样值，an为第二次正方向过零点后的采样值，n为一周期中包含的整数点数，Δ为相邻两个采样值的差值。为精确起见，取Δ=(an-an-1)+(a1-a0)2]]>实际128点采样值AN计算：根据计算出的实际采样点数，用内插法算出实际信号一周期均匀的128点采样值。实际采样值An的算法如下A0＝a0A1=a1+N-128128(a2-a1)·1]]>…An＝am+Q(am+1-am)其中m＝n+p，p为的整数部分，Q为的小数部分，经过上述计算即可得到实际信号等间隔的128点采样值。以上所举实施例为本专利技术的较佳实施方式，仅用来方便说明本专利技术，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属
中具有通常知识者，若在不脱离本专利技术所提技术特征的范围内，利用本专利技术所揭示
技术实现思路
所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本专利技术的技术特征内容，均仍属于本专利技术技术特征的范围内。...

【技术保护点】
一种谐波采样计算方法，其特征在于：包括数据采集、正向过零点的寻找、实际采集点数N的计算和实际128点采样值AN计算四步，具体步骤如下：数据采集：选用的微处理机是单片机80C 196KC；所需要处理的谐波最高次数为31次；为满足FFT的要求，每周期须等间隔采样128点，以工频50Hz为基础，计算出采样间隔，采样间隔为156.25μs；不考虑被测信号频率的抖动，通过启动80C196KC的A/D，找到被测信号的正向过零点后，再定时(每隔156.25μs)启动80C196KC的A/D，记录其后的136点数据，这样只要被测信号频率在47.06Hz～53.33Hz范围内，这136点数据中就包含了被测信号的一个完整周期；正向过零点的寻找：选定80CI96KC的A/D转换器为10位；这就说明无论实际信号的范围是多少，经A/D转换后其取值范围为0‑1023，因此信号的“过零点”为511；要寻找信号的正向过零点，就须将A/D转换值与511比较，以找到过零点，并且还要保证正向；实际采集点数N的计算：因为实际信号并不一定在理想的工频50Hz的条件下；因而按理想时间间隔采样实际信号时，一周期所采集的点数可能多于128点，也可能少于128点，更有可能为分数，为得到实际信号的128点等间隔采样值，需计算出实际信号按理想时间间隔采样一周期的点数N；其计算公式为N=n+1-an-a0Δ]]>其中a0为第一个采样值，an为第二次正方向过零点后的采样值，n为一周期中包含的整数点数，Δ为相邻两个采样值的差值；为精确起见，取Δ=(an-an+1)+(a1-a0)2]]>实际128点采样值AN计算：根据计算出的实际采样点数，用内插法算出实际信号一周期均匀的128点采样值；实际采样值An的算法如下A0＝a0A1=a1+N-128128(a2-a1)·1]]>IIIAn＝am+Q(am+1‑am)其中m＝n+p，p为的整数部分，Q为的小数部分，经过上述计算即可得到实际信号等间隔的128点采样值。...

【技术特征摘要】
1.一种谐波采样计算方法，其特征在于：包括数据采集、正向过零点的寻找、实际采集
点数N的计算和实际128点采样值AN计算四步，具体步骤如下：
数据采集：选用的微处理机是单片机80C196KC；所需要处理的谐波最高次数为31次；
为满足FFT的要求，每周期须等间隔采样128点，以工频50Hz为基础，计算出采样间隔，采样
间隔为156.25μs；不考虑被测信号频率的抖动，通过启动80C196KC的A/D，找到被测信号的
正向过零点后，再定时(每隔156.25μs)启动80C196KC的A/D，记录其后的136点数据，这样只
要被测信号频率在47.06Hz～53.33Hz范围内，这136点数据中就包含了被测信号的一个完
整周期；
正向过零点的寻找：选定80CI96KC的A/D转换器为10位；这就说明无论实际信号的范围
是多少，经A/D转换后其取值范围为0-1023，因此信号的“过零点”为511；要寻找信号的正向
过零点，就须将A/D转换值与511比较，以找到过零点，并且还要保证正向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，冯杰，姚云委，黄志付，
申请(专利权)人：浙江共同电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33