一種軟體算法實現的三相交流電頻率採樣方法
2023-06-19 19:38:46 2
專利名稱：一種軟體算法實現的三相交流電頻率採樣方法
技術領域：
本發明涉及三相交流電頻率採樣技術領域，更具體地，涉及一種三相交流電頻率採樣方法。
背景技術：
現有三相交流電頻率採樣方法通常包括:一、軟體頻率採樣:採用傅立葉算法，通過頻譜轉換計算頻率。缺點是需要的採樣點較多，算法複雜。二、硬體頻率採樣:採用比較器，比較信號的過零點，同時用遲滯電路濾波，通過兩次過零點的時間差來計算周期，然後計算出頻率。缺點是需要增加硬體比較器、濾波電路，硬體成本會增加，佔用PCB空間，同時智能判斷效果差。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種軟體算法實現的三相交流電頻率採樣的算法，通過模擬通道採樣點，軟體計算出三相交流電的頻率，具有自取樣、自適應性，通過軟體濾波，可自動辨別故障的優點。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是:一種軟體算法實現的三相交流電頻率採樣方法，利用通道模擬量計算出採樣信號頻率，所述頻率採樣方法包括以下步驟:步驟1，對信號的通道模擬量值採樣，每個信號周期採樣點數保證在32點以上，對採樣值進行分析獲得過零點的信號採樣值序列，所述信號採樣值序列依次為A1、A2、A3、A4，對應採樣值A1、A2、A3、A4的採樣時間為T1、T2、T3、T4 ；步驟2，設定Α1、Α2兩採樣點近似直線，根據Α1、Α2兩採樣點的採樣值和採樣時間Tl、Τ2計算第一點過零時刻；設定A3、Α4兩採樣點近似直線根據A3、Α4兩採樣點的採樣值和採樣時間Τ3、Τ4計算第二點過零時刻；步驟3，根據所述第一點過零時刻和第二點過零時刻計算頻率F ;步驟4，判斷頻率F是否超出特定閾值，如是則判斷為無效計算；如果頻率F在所述特定閾值範圍內，根據頻率F所在區間確定系統額定頻率。優選地，步驟2中所述第一點過零時刻tl的計算方法為tl = (T2_T1)*A1/(A1+A2)，所述第二點過零時刻t2的計算方法為t2 = (T4-T3) *A3/(A3+A4)。進一步優選地，步驟3中計算信號周期T = 2*(t2-tl)，所述頻率F = 1/T。優選地，步驟I中對信號的通道模擬量 值採樣獲得的所述信號採樣值如果小於額定值的10%，則自動停止頻率計算。優選地，步驟4中如果所述頻率F 65Hz則認為是無效計算。進一步優選地，如果45Hz < F < 55Hz，則確定系統額定頻率為50Hz，如果55Hz < F < 65Hz,則確定系統額定頻率為60Hz。優選地，所述通道為電壓採樣通道。
可見，本發明通過模擬通道採樣並利用軟體算法實現了三相交流電的頻率計算，具有自取樣、自適應性，通過軟體濾波，消除了採樣點不合適造成的誤差，排除錯誤計算結果，可自動辨別故障，改進了三相交流電的頻率計算。
圖1是本發明具體實施方式
的頻率採樣原理圖
具體實施例方式為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合具體實施方式
並配合附圖詳予說明。圖1是本發明具體實施方式
的頻率採樣原理圖。本發明的頻率採樣方法依靠計算機軟體算法實現，包括以下步驟:步驟1，對信號的通道模擬量值採樣，每個信號周期採樣點數保證在32點以上，對採樣值進行分析獲得過零點的信號採樣值序列，所述信號採樣值序列依次為A1、A2、A3、A4，對應採樣值A1、A2、A3、A4的採樣時間為T1、T2、T3、T4 ;採樣點的採樣值和採樣時間的關係可參見圖1所示。對每個信號周期採樣超過32點是為了保證採樣密度，同時由於交流電信號每周波勢必有兩次過零點，將每個採樣周期32個點的採樣數據中與所述兩次過零點有關的數據提取出來作為所述信號採樣值序列。本實施例中所述通道為電壓採樣通道。步驟2，設定Al、Α2兩採樣點近似直線，根據Al、Α2兩採樣點的採樣值和採樣時間Τ1、Τ2計算第一點過零時刻tl = (T2-T1)*A1/(A1+A2);設定A3、A4兩採樣點近似直線，根據A3、A4兩採樣點的採樣值和採樣時間T3、T4計算第二點過零時刻t2 = (T4_T3)*A3/(A3+A4)。步驟3，根據所述第一點過零時刻和第二點過零時刻計算信號周期T =2*(t2-tl)，信號頻率 F = 1/To步驟4，判斷頻率F是否超出特定閾值，即如果所述頻率F 65Hz，則認為是無效計算則判斷為無效計算，因為電力系統頻率偏差不會超過5Hz。如果頻率F在所述特定閾值範圍內，即如果45Hz <F < 65Hz，根據頻率F所在區間確定系統額定頻率，即如果45Hz < F < 55Hz，則確定系統額定頻率為50Hz，如果55Hz < F < 65Hz，則確定系統額定頻率為60Hz。步驟I中對信號的通道模擬量值採樣獲得的所述信號採樣值如果小於額定值的10%，則自動停止頻率計算。例如:如果通道為電壓採樣通道，額定電壓為100V，如果通道電壓小於10V，則不進行頻率計算，從而防止採樣點不合適給計算帶來誤差。本發明通過模擬通道採樣並利用軟體算法實現了三相交流電的頻率計算，具有自取樣、自適應性，通過軟體濾波，消除了採樣點不合適造成的誤差，排除錯誤計算結果，可自動辨別故障，改進了三相交流電的頻率計算。以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明 的專利保護範圍內。
權利要求
1.一種軟體算法實現的三相交流電頻率採樣方法，利用通道模擬量計算出採樣信號頻率，其特徵在於，所述頻率採樣方法包括以下步驟: 步驟1，對信號的通道模擬量值採樣，每個信號周期採樣點數保證在32點以上，對採樣值進行分析獲得過零點的信號採樣值序列，所述信號採樣值序列依次為A1、A2、A3、A4，對應採樣值A1、A2、A3、A4的採樣時間為T1、T2、T3、T4 ； 步驟2，設定Α1、Α2兩採樣點近似直線，根據Al、Α2兩採樣點的採樣值和採樣時間Tl、Τ2計算第一點過零時刻；設定Α3、Α4兩採樣點近似直線根據Α3、Α4兩採樣點的採樣值和採樣時間Τ3、Τ4計算第二點過零時刻； 步驟3，根據所述第一點過零時刻和第二點過零時刻計算頻率F ； 步驟4，判斷頻率F是否超出特定閾值，如是則判斷為無效計算；如果頻率F在所述特定閾值範圍內，根據頻率F所在區間確定系統額定頻率。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟2中所述第一點過零時刻tl的計算方法為tl = (T2-T1)*A1/(A1+A2)，所述第二點過零時刻t2的計算方法為t2 =(T4-T3)*A3/ (A3+A4)。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，步驟3中計算信號周期T= 2*(t2-tl)，所述頻率F = 1/T。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟I中對信號的通道模擬量值採樣獲得的所述信號採樣值如果小於額定值的10%，則自動停止頻率計算。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟4中如果所述頻率F 65Hz則認為是無效計算。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，如果45Hz< F < 55Hz，則確定系統額定頻率為50Hz，如果55Hz < F < 65Hz，則確定系統額定頻率為60Hz。
7.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述通道為電壓採樣通道。
全文摘要
本發明提供了一種通過計算機軟體算法實現三相交流電頻率採樣方法，包括對信號的通道模擬量值採樣，獲得信號採樣值序列依次為A1、A2、A3、A4，對應採樣值A1、A2、A3、A4的採樣時間為T1、T2、T3、T4；設定A1、A2兩採樣點近似直線，根據A1、A2兩採樣點的採樣值和採樣時間T1、T2計算第一點過零時刻；設定A3、A4兩採樣點近似直線，根據A3、A4兩採樣點的採樣值和採樣時間T3、T4計算第二點過零時刻；根據所述第一點過零時刻和第二點過零時刻計算頻率F；判斷頻率F是否超出特定閾值，如是則判斷為無效計算；如果頻率F在所述特定閾值範圍內，根據頻率F所在區間確定系統額定頻率。本發明具有自取樣、自適應性，通過軟體濾波，可自動辨別故障的優點。
文檔編號G01R23/02GK103235177SQ201310100159
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月12日 優先權日2013年3月12日
發明者陸青梅, 王博, 王凱, 王昕若 申請人:中北大學