[发明专利]基于改进加窗离散傅立叶变换的相位差测量方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别是一种基于改进加窗离散傅立叶变换的相位差测量方法。

背景技术

NI公司的CompactRIO是一款可重新配置的嵌入式控制和采集系统，包括内置的嵌入式控制器、可编程FPGA及小型、坚固且可热插拔的工业I/O模块，帮助科研人员快速实现测量与控制系统的自定义设计、原型及发布。此外，其通过NI LabVIEW图形化编程工具接受编程，利用LabVIEW FPGA基本的I/O功能，用户可以直接访问CompactRIO硬件的每个I/O模块的输入输出电路。所有I/O模块都包含内置的接口（如螺栓端子、BNC或DSUB连接器）、信号调理、转换电路（如ADC或DAC），以及可选配的隔离屏蔽。这种设计使得低成本的构架具有开放性，用户可以访问到底层的硬件资源。正是因为良好的抗干扰能力、坚固的结构和稳定的性能，CompactRIO平台被广泛地应用于工程测控领域。

在电气工程应用领域中，有很多方面需要测量同频交流电压、电流信号之间的相位差关系，而相位差的测量又不同于传统的电压、电流信号或物位、温度量的测量。首先，相位差信号依附于电压、电流信号中，如何剔除电压、电流、频率变化对相位差测量的影响是相位差测量中很重要的一个方面；其次，相位差是一个比较量，测量两路信号之间的相位差不仅需要保证两路信号的频率相同，而且要排除由于两路信号的幅值、谐波、噪声等其它因素不一致而对测量造成的影响。

近年来提出了多种相位差测量的方法，主要分为两种：以硬件电路为主的硬件测量和基于交流采样值处理的软件测量法。在基于虚拟仪器的测量系统中，几乎所有的功能都能用软件的方法来实现，常用的处理方法主要有：过零点法、相关法、频谱分析法等。过零点法的原理是:分别确定两个同为下降趋势(或上升趋势)的同频信号过零点的时刻,计算其时间差,然后根据时间来计算相位差。相关法是利用两同频正弦信号在延时时互相关函数值与其相位差的余弦值成正比的原理获得相位差。FFT频谱分析法求相位差，即通过离散傅立叶法对被检测信号进行频谱分析，从而获得信号的相频特性，然后计算两信号在主频率处的相位差值。

为了分析比较这三种常用算法的测量精度，分别使用上述三种算法对以下两信号进行测量两信号相位差的仿真试验：

x1(t)=Σk=1pAkcos(2πkfkt+αk)+e1(t)]]>