數字信號處理技術(shù)在電力網(wǎng)無(wú)功補償中的應用
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時(shí)間：2010-12-18
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
?、?相位差的分辨率問(wèn)題：由式(3)計算出的相位差，其分辨率為
或0.19635(弧度)=11.25(度)，這個(gè)分辨率是極低的，遠不滿(mǎn)足設計精度要求。通過(guò)增加周期信號的采樣點(diǎn)數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)函數與兩信號間的相位差成余弦關(guān)系，在極大值附近與拋物線(xiàn)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)運算在點(diǎn)xk取得最大值，按下列公式進(jìn)行插值：
φk+1對式(4)求導并令φ′=0，解出相位差的插值點(diǎn)偏移量：
對96個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行數字濾波后，用式(6)對互相關(guān)結果進(jìn)行插值，計算所得兩個(gè)信號相位差的精度在0.1°左右，滿(mǎn)足設計的精度要求。
根據式(6)可以判定電網(wǎng)各相的容性或感性，確定補償電容的投、切方向；結合電壓、電流有效值的計算公式，就可確定補償電容的投、切量。
系統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。國標規定，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(wú)功功率檢測計算后，按時(shí)間抽取基-2 FFT算法“分次”對各相電壓、電流進(jìn)行變換，求出基波及各次諧波分量值，進(jìn)而計算出總諧波電壓、電流畸變率，根據上限確定是否報警或投、切補償電容。
所謂“分次”是指控制器每做一次三相無(wú)功功率的計算循環(huán)，只對一相電壓或電流進(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，目的是提高系統對無(wú)功功率判斷的速度，更快地對功率因數進(jìn)行補償。
基于80C196KC MCU的無(wú)功功率檢測控制器利用數字信號處理的理論，在技術(shù)上實(shí)現了數字濾波、相位差的計算和諧波譜分析等。本檢測控制器通過(guò)試運行，效果良好，在功能上和精度上實(shí)現了設計要求。對電網(wǎng)波動(dòng)不太劇烈的場(chǎng)合，控制效果令人滿(mǎn)意。為了更快地跟蹤并補償電網(wǎng)的無(wú)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轉換器，以進(jìn)一步提高補償效果。
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