适应频率偏移及动态变化场景的动态谐波相量在线测量方法

电力电子装置接入加剧了新能源电网谐波污染,动态谐波相量高精度在线测量是谐波监测、溯源、抑制的关键前提。泰勒傅里叶变换方法虽然能够高精度测量动态谐波相量,但在频率偏移和频率动态变化场景下繁重的计算负担与内存开销使其难以应用于资源有限的嵌入式测量单元,是工程应用的主要障碍。针对该问题,该文理论分析谐波频率偏离滤波通带中心情况下的测量误差,阐明频率偏差测量值与真实值的非线性关系,提出基于频率偏差牛顿迭代修正的动态谐波相量快速测量方法,解决频率偏移及动态变化场景下基于泰勒傅里叶变换的动态谐波相量高精度在线测量难题。仿真结果表明,所提方法在频率偏移、频率斜坡、频率振荡、幅值斜坡、幅值振荡等多种场景下能够实现动态谐波相量高精度测量,且执行过程内存需求小、计算复杂度低。最后,将所提方法应用于嵌入式测量单元,通过实时测量电网实际动态场景的含谐波电磁重构波形回放信号,进一步验证了所提方法测量精度与测量速度,展示了该方法在新能源电网动态谐波相量高精度在线测量方面的应用潜力。

计及频率偏移的动态谐波相量测量算法

考虑信号的动态特性,建立基于泰勒级数的谐波相量模型;考虑频率偏移对泰勒估计精度的影响,提出计及频率偏移的动态谐波相量测量算法。算法首先通过动态相量测量来准确获取基波相量的频率信息,再根据基波频率偏移量计算得到各次谐波的频率偏移量,最后据此查表获得各次谐波的系数修正矩阵,并修正离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)的初始估计值来获得谐波相量的精确估计。通过理想信号及实测数据来检验算法的性能,仿真结果表明,相较于传统傅里叶算法,在增加有限计算量的前提下,本算法能在频率偏移、线性变化及低频振荡等动态情况下获得更准确的谐波相量估计。而相对于传统的加窗插值算法,因其算法复杂度大为降低,因而其更容易在实时系统中实施。