用於傅立葉變換的頻率跟蹤方法
2023-05-17 19:03:31 1
專利名稱：用於傅立葉變換的頻率跟蹤方法
技術領域：
本發明涉及電力技術領域，具體涉及一種用於傅立葉變換的頻率跟蹤方法。
背景技術：
在交流電力系統中，經常要測量交流電壓、電流、頻率、功率因數等模擬量。附著電子技術的發展，各種晶片的功能越來越強大，現在一般的晶片都可以採用傅立葉變換計算上述各模擬量。
但頻率的偏差會對傅立葉變換的計算精度造成影響，頻率偏差越大，計算精度越低，越不準確。例如，只有在頻率偏差小於IHz時，頻率測量才比較準確，在頻率偏差大於 IHz時，頻率測量極其不準，滿足不了實際應用要求。發明內容
本發明提供一種用於傅立葉變換的頻率跟蹤方法，以解決現有技術中頻率的偏差會對傅立葉變換的計算精度造成影響的問題。
一種用於傅立葉變換的頻率跟蹤方法，其特徵在於，包括
根據當前的交流頻率計算採樣時間間隔Λ t ；
按照計算得到的採樣時間間隔Λ t在一個周波內對交流模擬量採樣N次，N=2m, M 為整數；
根據採樣得到的數據，直接計算得到第一交流頻率，採用快速傅立葉變換計算得到第二交流頻率f2 ;
比較第一交流頻率和第二交流頻率f2的差值，判斷所述差值是否小於預設值， 若是，則以第二交流頻率f2為當前的交流頻率，否則，以第一交流頻率為當前的交流頻率。
一種用於傅立葉變換的頻率跟蹤裝置，其特徵在於，包括
第一計算模塊，用於根據當前的交流頻率計算採樣時間間隔Λ t ；
採樣模塊，用於按照計算得到的採樣時間間隔Λ t在一個周波內對交流模擬量採樣N次，N=2m，M為整數；
第二計算模塊，用於根據採樣得到的數據，直接計算得到第一交流頻率；
第三計算模塊，用於根據採樣得到的數據，採用快速傅立葉變換計算得到第二交流頻率f2 ;
比較模塊，用於比較第一交流頻率和第二交流頻率f2的差值，判斷所述差值是否小於預設值；
交流頻率設置模塊，用於若所述差值小於預設值，則以第二交流頻率f2為當前的交流頻率，否則，以第一交流頻率為當前的交流頻率。
本發明技術方案採用以等時間間隔採集數據，對採集的數據分別通過直接計算和傅立葉變換得到兩個交流頻率，根據這兩個交流頻率的差值是否超 過預設值來確定以其中一個為當前交流頻率，並根據當前交流頻率確定採用時間間隔的技術方案，可以實時跟蹤交流模擬量的頻率，使採樣周期與交流模擬量的周期一致，做到一個周波即完成頻率跟蹤， 從而使測量數據不受頻率變化的影響，可以矯正在頻率偏差大時，傅立葉變換測量誤差大的問題，本發明技術方案的測量精度高，計算量小，適用範圍廣，每周波只需要進行一次傅立葉變換，且普通的不帶DSP功能的51、ARM等晶片就可以實現。
圖1是本發明實施例的用於傅立葉變換的頻率跟蹤方法的流程圖2是本發明實施例的用於傅立葉變換的頻率跟蹤裝置的示意圖3是本發明實施例的用於傅立葉變換的頻率跟蹤裝置的硬體接線 圖4是本發明一個應用例的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述，以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
本發明實施例提供一種用於傅立葉變換的頻率跟蹤方法，該方法是根據傅立葉變換在頻率偏差小於IHz的情況下，頻率測量比較精準的特點提出的。
請參考圖1，本發明實施例方法包括
110、根據當前的交流頻率計算採樣時間間隔At，按照計算得到的採樣時間間隔 Δ t在一個周波內對交流模擬量採樣N次，N=2m, M為整數。
假設所述交流模擬量為
權利要求
1.一種用於傅立葉變換的頻率跟蹤方法，其特徵在於，包括根據當前的交流頻率計算採樣時間間隔Λ t ；按照計算得到的採樣時間間隔Λ t在一個周波內對交流模擬量採樣N次，N=2m, M為整數；根據採樣得到的數據，直接計算得到第一交流頻率，採用快速傅立葉變換計算得到第二交流頻率f2 ；比較第一交流頻率和第二交流頻率f2的差值，判斷所述差值是否小於預設值，若是， 則以第二交流頻率f2為當前的交流頻率，否則，以第一交流頻率為當前的交流頻率。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述交流模擬量為u(t') = U ,.,si n(2 Ti ft +φ)，其中,Um為電壓幅值為交流頻率，φ 為初始相角，t為時間變量，且交流頻率f的初始值為50Hz ；所述採樣時間間隔為
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的直接計算得到第一交流頻率包括 採用半波計算得到第一交流頻率。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述的採用半波計算得到第一交流頻率具體包括計算一個周波內採樣得到的N個數據的平均值，將所述的N個數據分別與該平均值進行比較，找出相鄰的兩個過零點數據，計算這兩個多零點數據的差值Λ N，則，第一交流頻率為
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的採用快速傅立葉變換計算得到第二交流頻率包括採用快速傅立葉變換，分別計算出交流相量的基波實部Ua與基波虛部Ub，其中，
6.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述的判斷所述差值是否小於預設值包括判斷所述差值是否小於O. 5Hz。
7.一種用於傅立葉變換的頻率跟蹤裝置，其特徵在於，包括第一計算模塊，用於根據當前的交流頻率計算採樣時間間隔Λ t ；採樣模塊，用於按照計算得到的採樣時間間隔Λ t在一個周波內對交流模擬量採樣N 次，N=2m, M為整數；第二計算模塊，用於根據採樣得到的數據，直接計算得到第一交流頻率;第三計算模塊，用於根據採樣得到的數據，採用快速傅立葉變換計算得到第二交流頻率f2 ；比較模塊，用於比較第一交流頻率和第二交流頻率f2的差值，判斷所述差值是否小於預設值；交流頻率設置模塊，用於若所述差值小於預設值，則以第二交流頻率f2為當前的交流頻率，否則，以第一交流頻率為當前的交流頻率。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於所述交流模擬量為
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於所述第二計算模塊，具體用於採用半波計算得到第一交流頻率，包括計算一個周波內採樣得到的N個數據的平均值，將所述的N個數據分別與該平均值進行比較，找出相鄰的兩個過零點數據，計算這兩個多零點數據的差值Λ N，則，第一交流頻率為
10.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述第三計算模塊包括第一計算單元，用於計算出交流相量的基波實部Ua與基波虛部ub，其中，
全文摘要
本發明公開了一種用於傅立葉變換的頻率跟蹤方法，包括根據當前的交流頻率計算採樣時間間隔△t；按照計算得到的採樣時間間隔△t在一個周波內對交流模擬量採樣N次，N=2M，M為整數；根據採樣得到的數據，直接計算得到第一交流頻率，採用快速傅立葉變換計算得到第二交流頻率；比較第一交流頻率和第二交流頻率的差值，判斷所述差值是否小於預設值，若是，則以第二交流頻率為當前的交流頻率，否則，以第一交流頻率為當前的交流頻率。本發明技術方案可以實時跟蹤交流模擬量的頻率，使採樣周期與交流模擬量的周期一致，做到一個周波即完成頻率跟蹤，從而使測量數據不受頻率變化的影響，可以矯正在頻率偏差大時，傅立葉變換測量誤差大的問題。
文檔編號G01R23/02GK103063913SQ201210522368
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者鄭春榮, 丁夢瑤 申請人:深圳市金宏威技術股份有限公司