[发明专利]一种利用不完全S变换的谐波瞬时功率计算方法

权利要求书

1.一种谐波瞬时功率计算方法，包括数据采集模块、谐波频率检测模块、谐波幅值及相位差检测模块和谐波瞬时功率计算模块，其特征在于，所述数据采集模块由瞬时电压和瞬时电流的同步采样系统和数据缓冲区组成，实现数据不间断采样和10基波周期数据长度判断；所述谐波频率检测模块采用FFT分析采集的电压和电流频谱，并通过电压功率谱极大值包络检测谐波频率；所述谐波幅值及相位差检测模块针对检测的谐波对电压电流的FFT频谱做不完全S变换，并通过对应的变换矩阵求得谐波瞬时幅值和瞬时相位差，以供瞬时功率计算模块使用；所述瞬时功率计算模块完成瞬时功率计算，并通过谐波瞬时功率的极性判断谐波功率的流向。

2.根据权利要求1所述的谐波瞬时功率计量方法，依次并循环执行数据采集模块、谐波频率检测模块、谐波幅值及相位差检测模块和谐波瞬时功率计算模块，其特征在于，所述计算方法包括如下步骤：

S1：瞬时电压和电流数据同步采样暂存于数据缓冲区；

S2：如果采样数据长度达到10个基波周期，则将数据读取到计算区，数据缓冲区继续接收新的采样数据，同时进入步骤S3，否则等待缓冲区数据达到10个基波周期；

S3：分别对计算区的电压和电流数据进行标幺值处理和FFT运算，进入步骤S4；

S4：利用电压数据的FFT频谱，通过求取功率谱极大值包络检测电压的谐波频率，进入步骤S5；

S5：针对谐波频率分别求电压和电流数据的不完全S变换，得到行数与谐波数相等，而列数与10基波周期数据长度相等的电压不完全S变换复矩阵T_v和电流不完全S变换复矩阵T_i，进入步骤S6；

S6：对电流不完全S变换复矩阵求共轭，得到电流不完全S变换复共轭矩阵T_i*，进入步骤S7；

S7：T_v与T_i*做交叉运算，即将T_v与T_i*对应行做数组乘运算得到复矩阵T_c，并由T_c提取各谐波电压和电流的瞬时相位差矩阵Φ，由Φ中元素的极性判断对应谐波瞬时功率的流向，进入步骤S8；

S8：对Φ分别求余弦和正弦，得到相位差余弦矩阵Φ_cos和相位差正弦矩阵Φ_sin，进入步骤S9；

S9：对T_v和T_i求模，得到电压幅值矩阵M_Tv和电流幅值矩阵M_Ti，将M_Tv和M_Ti的对应行做数组乘，得到对应各谐波的瞬时视在功率矩阵S_vi，进入步骤S10；

S10：将S_vi和Φ_cos的对应行做数组乘，得到对应各谐波频率的瞬时有功功率，将S_vi和Φ_sin的对应行做数组乘，得到对应各谐波的瞬时无功功率，进入步骤S11；

S11：返回步骤S2，准备下10个基波周期的瞬时功率计算。