無(wú)功功率計量中移相法的FPGA實(shí)現

2 基于采樣點(diǎn)平移的移相法

基于采樣點(diǎn)平移的無(wú)功計量理論是將得到的離散的采樣點(diǎn)信號進(jìn)行π/2 移相( 若N 為信號一個(gè)周期內的采樣點(diǎn)數， 則π/2 移相就是移動(dòng)N/4 個(gè)點(diǎn))， 然后采用式(3)計算無(wú)功功率。如圖1 所示，曲線(xiàn)1 是原正弦波信號；曲線(xiàn)2 是基于采樣點(diǎn)平移π/2 后的信號， 從圖中可以看出，基于采樣點(diǎn)平移的移相法精確地實(shí)現了π/2 移相。

但是這種方法是針對基波頻率的采樣點(diǎn)移相， 實(shí)際應用時(shí)有其局限性。

(1) 基于采樣點(diǎn)平移方法要求被采樣的信號只包含基波分量。假如對一個(gè)包含基波和3 次諧波的信號( 基波的每個(gè)周期2π 內) 進(jìn)行100 次采樣， 那么基波的π/2移相就是移動(dòng)25 個(gè)采樣點(diǎn)， 但是， 由于3 次諧波的周期縮為基波的1/3 ，25 個(gè)采樣點(diǎn)對于3 次諧波而言， 已經(jīng)是移相3π/2 了。如圖2 所示， 曲線(xiàn)1 是原正弦波信號；曲線(xiàn)2 是理論上平移π/2 后的信號， 曲線(xiàn)3 是基于采樣點(diǎn)平移后的信號， 實(shí)際已經(jīng)平移了3π/2。

(2) 基于采樣點(diǎn)平移還要求每個(gè)周期的采樣點(diǎn)數是4 的整數倍， 否則將不能被4 整除而得不到π/2 的移相。如圖3 所示， 曲線(xiàn)1 為原正弦波信號， 一個(gè)周期內采樣點(diǎn)為75， 不是4 的整數倍； 曲線(xiàn)2 為理論移相π/2 的信號， 曲線(xiàn)3 為基于采樣點(diǎn)平移的信號， 與曲線(xiàn)2 信號對比已有一定的偏移。

基于采樣點(diǎn)平移的無(wú)功計量方法雖然存在其局限性， 但仍被一些要求不高的場(chǎng)合采用， 主要是其實(shí)現相對簡(jiǎn)單， 對硬件的性能要求也不是很高， 但是當電網(wǎng)中的諧波成分提高時(shí)，基于采樣點(diǎn)平移計量無(wú)功電能的精度就很難保證。