一种基于傅里叶变换的ATSE电源谐波分析方法与流程

一种基于傅里叶变换的atse电源谐波分析方法
技术领域
1.本发明涉及三相电源谐波分析监测技术领域，尤其涉及一种基于傅里叶变换的atse电源谐波分析方法。


背景技术：

2.伴随着人们对供电连续性、可靠性的要求越来越高，一般医院、银行、机场、码头、消防和军事等不允许停电的重要场所，均要求配备至少两路电源来保证供电连续性，即采用双电源供电系统，因此双电源控制器检测供电系统的两路电源是否稳定连续就至关重要。现广泛应用于市场双电源自动转换开关产品上均不具备电源谐波分析功能，导致控制器采样回路计算结果发生明显偏差，影响控制器分析的准确性，进而给用电设备的安全可靠运行带来了极大的危害。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于傅里叶变换的atse电源谐波分析方法，帮助自动转换开关分析当前电源的谐波含量，进一步提高自动转换开关电源故障分析的准确性和可靠性。
4.本发明是通过以下技术方案予以实现：
5.一种基于傅里叶变换的atse电源谐波分析方法，包括如下步骤：s1.采集各路ad数据，对各路ad值进行中轴归零处理；s2.对经过所述中轴归零处理后的各路ad值进行傅立叶变换计算，获取各路波形的各次谐波含量；s3.根据所述各次谐波含量获取总谐波含量；s4.根据总波有效值和所述总谐波含量，进一步获取基波有效值；s5.通过所述基波有效值以及各次谐波含量，协助控制逻辑分析电源状态。
6.根据上述技术方案，优选地，步骤s1中各路ad数据包括主电源三路相电压ad数据、备电源三路相电压ad数据以及负载三路电流ad数据。
7.根据上述技术方案，优选地，步骤s1中“中轴归零处理”包括：计算各路ad数据的均值；将各ad值减去均值，使ad值的中轴回归到0坐标轴。
8.根据上述技术方案，优选地，在步骤s2和步骤s3之间，还包括：对所述各次谐波含量进行校正。
9.根据上述技术方案，优选地，所述控制器包括采样电路，用于采集各路ad数据。
10.根据上述技术方案，优选地，对各路ad数据的采样点与最高次可测谐波的关系为2:1。
11.本发明的有益效果是：
12.本发明基于傅里叶变换的谐波分析方法，只需要采集三相电源的三路相电压即可实施，极大程度的节省了硬件电路的成本和复杂程度，帮助自动转换开关分析当前电源的谐波含量，以便控制器更全面的分析电源状态，针对负载情况选择更合适的切换方式，进一步提高了双电源自动转换开关的安全性和可靠性，维持整个用电系统的正常运行，保护用
电设备和降低用电损耗。
附图说明
13.图1是本发明的电路连接示意图。
14.图2是本发明的方法流程示意图。
15.图3是无谐波情况下相电压波形图。
16.图4是三次谐波含量30％情况下相电压波形图。
17.图5是五次谐波含量30％情况下相电压波形图。
具体实施方式
18.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
19.在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
20.电源正常时三路相电压波形如图3所示，电源正常时为不含谐波的波形，可见波形呈现规则的正弦波形，相角均衡均为120
°
左右，使用传统的均方根算法得出的电源电压电流有效值很准确，可确保自动转换开关功能的可靠性。如图4所示为电源含有30％的三次谐波情况的波形，可见故障相电源的相电压波形明显畸变，有效值发生明显变化，此情况可导致控制器采样回路计算结果发生明显偏差，影响控制器分析的准确性。如图5所示为电源含30％的五次谐波，相电压波形畸变更加严重，有效值偏差更大。所以对电源进行谐波分析，确定基波含量及各次谐波含量，以便控制器更全面的分析电源状态，针对负载情况选择更合适的切换方式。
21.本发明电路连接图如图1所示，控制器采集三相电源的各相ad数据，电源下端连接有负载，如图2所示，基于傅里叶变换的atse电源谐波分析方法包括如下步骤：
22.s11.采集各路ad数据，各路ad数据包括主电源三路相电压ad数据、备电源三路相电压ad数据以及负载三路电流ad数据，按照每周波64个采样点进行采集，这样可以分析到最高31次谐波，若想分析更高次谐波含量，提高采样点个数即可，其中采样点与最高次可测谐波的关系为2:1。此外本例中通过控制器的采样电路实现数据采集，无需增加额外硬件电路即可满足电源谐波含量的可靠监测，因此该方法可以无成本的用于产品升级，只需更新软件方法，有效缩短产品开发周期。
23.s12.计算各路ad数据的均值，将各ad值减去均值，使ad值的中轴回归到0坐标轴，完成对各路ad值进行中轴归零处理。
24.s21.对经过所述中轴归零处理后的各路ad值进行傅立叶变换s21.对经过所述中轴归零处理后的各路ad值进行傅立叶变换计算，获取各路波形的各次谐波含量。
25.s22.对各次谐波含量进行校正，即校正后的谐波含量为hn＝hn*kn，其中hn为当前含量，kn为对应次数谐波的校正系数，hn为校正后的谐波含量。
26.s3.根据校正后的谐波含量获取总谐波含量s3.根据校正后的谐波含量获取总谐波含量
27.s4.通过均方根计算得出总波有效值根据总波有效值v
rms
和总谐波含量h
total
，进一步获取基波有效值，进一步获取基波有效值
28.s5.通过所述基波有效值以及各次谐波含量，协助控制逻辑分析，以便控制器更全面的分析电源状态，针对负载情况选择更合适的切换方式。
29.本发明基于傅里叶变换的谐波分析方法，只需要采集三相电源的三路相电压即可实施，极大程度的节省了硬件电路的成本和复杂程度，帮助自动转换开关分析当前电源的谐波含量，以便控制器更全面的分析电源状态，针对负载情况选择更合适的切换方式，进一步提高了双电源自动转换开关的安全性和可靠性，维持整个用电系统的正常运行，保护用电设备和降低用电损耗。
30.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种基于傅里叶变换的atse电源谐波分析方法，其特征在于，包括如下步骤：s1.采集各路ad数据，对各路ad值进行中轴归零处理；s2.对经过所述中轴归零处理后的各路ad值进行傅立叶变换计算，获取各路波形的各次谐波含量；s3.根据所述各次谐波含量获取总谐波含量；s4.根据总波有效值和所述总谐波含量，进一步获取基波有效值；s5.通过所述基波有效值以及各次谐波含量，协助控制逻辑分析电源状态。2.根据权利要求1所述一种基于傅里叶变换的atse电源谐波分析方法，其特征在于，步骤s1中各路ad数据包括主电源三路相电压ad数据、备电源三路相电压ad数据以及负载三路电流ad数据。3.根据权利要求1或2所述一种基于傅里叶变换的atse电源谐波分析方法，其特征在于，步骤s1中“中轴归零处理”包括：计算各路ad数据的均值；将各ad值减去均值，使ad值的中轴回归到0坐标轴。4.根据权利要求1所述一种基于傅里叶变换的atse电源谐波分析方法，其特征在于，在步骤s2和步骤s3之间，还包括：对所述各次谐波含量进行校正。5.根据权利要求1所述一种基于傅里叶变换的atse电源谐波分析方法，其特征在于，所述控制器包括采样电路，用于采集各路ad数据。6.根据权利要求1或5所述一种基于傅里叶变换的atse电源谐波分析方法，其特征在于，对各路ad数据的采样点与最高次可测谐波的关系为2:1。

技术总结
本发明涉及一种基于傅里叶变换的ATSE电源谐波分析方法，包括如下步骤：采集各路AD数据，对各路AD值进行中轴归零处理；对经过中轴归零处理后的各路AD值进行傅立叶变换计算，获取各路波形的各次谐波含量；根据各次谐波含量获取总谐波含量；根据总波有效值和总谐波含量，进一步获取基波有效值；通过所述基波有效值以及各次谐波含量，协助控制逻辑分析电源状态。本发明基于傅里叶变换的谐波分析方法，帮助自动转换开关分析当前电源的谐波含量，以便控制器更全面的分析电源状态，针对负载情况选择更合适的切换方式，进一步提高了双电源自动转换开关的安全性和可靠性，维持整个用电系统的正常运行，保护用电设备和降低用电损耗。保护用电设备和降低用电损耗。保护用电设备和降低用电损耗。


技术研发人员：李松梁 黄艳杰 张雨龙 徐胜利 熊艳 张鑫
受保护的技术使用者：施耐德万高（天津）电气设备有限公司
技术研发日：2022.08.22
技术公布日：2022/11/11