數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電力網(wǎng)無功補(bǔ)償中的應(yīng)用
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④ 相位差的分辨率問題：由式(3)計(jì)算出的相位差，其分辨率為
或0.19635(弧度)=11.25(度)，這個(gè)分辨率是極低的，遠(yuǎn)不滿足設(shè)計(jì)精度要求。通過增加周期信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)可提高角度的分辨率，但受A/D采樣速度的限制?？尚械姆椒ㄊ遣捎梅侄尾逯档姆椒?。由于互相關(guān)函數(shù)與兩信號(hào)間的相位差成余弦關(guān)系，在極大值附近與拋物線很接近，所以，采用分段拋物插值的方法，能夠取得最佳效果。具體做法是：取三點(diǎn)xk-1，xk，xk+1，且互相關(guān)運(yùn)算在點(diǎn)xk取得最大值，按下列公式進(jìn)行插值：
φk+1對(duì)式(4)求導(dǎo)并令φ′=0，解出相位差的插值點(diǎn)偏移量：
對(duì)96個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字濾波后，用式(6)對(duì)互相關(guān)結(jié)果進(jìn)行插值，計(jì)算所得兩個(gè)信號(hào)相位差的精度在0.1°左右，滿足設(shè)計(jì)的精度要求。
根據(jù)式(6)可以判定電網(wǎng)各相的容性或感性，確定補(bǔ)償電容的投、切方向；結(jié)合電壓、電流有效值的計(jì)算公式，就可確定補(bǔ)償電容的投、切量。
系統(tǒng)總諧波電壓畸變率定義為：
式(7)中的Um為各次諧波電壓分量的均方根值，U1為基波電壓的均方根值。同理可求得總諧波電流畸變率。國(guó)標(biāo)規(guī)定，低壓電網(wǎng)(＜1kV)總諧波電壓畸變率(THD)小于5%。
控制器在完成無功功率檢測(cè)計(jì)算后，按時(shí)間抽取基-2 FFT算法“分次”對(duì)各相電壓、電流進(jìn)行變換，求出基波及各次諧波分量值，進(jìn)而計(jì)算出總諧波電壓、電流畸變率，根據(jù)上限確定是否報(bào)警或投、切補(bǔ)償電容。
所謂“分次”是指控制器每做一次三相無功功率的計(jì)算循環(huán)，只對(duì)一相電壓或電流進(jìn)行DFT變換，即6個(gè)工作循環(huán)才完成一次完整的諧波譜分析，目的是提高系統(tǒng)對(duì)無功功率判斷的速度，更快地對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。
基于80C196KC MCU的無功功率檢測(cè)控制器利用數(shù)字信號(hào)處理的理論，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了數(shù)字濾波、相位差的計(jì)算和諧波譜分析等。本檢測(cè)控制器通過試運(yùn)行，效果良好，在功能上和精度上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)不太劇烈的場(chǎng)合，控制效果令人滿意。為了更快地跟蹤并補(bǔ)償電網(wǎng)的無功成分，可考慮用DSP芯片，以提高處理的速度。為了得到各信號(hào)間的相關(guān)特征，可選用高速、高精度、多通道同步采樣A/D轉(zhuǎn)換器，以進(jìn)一步提高補(bǔ)償效果。
評(píng)論