流分量比较大的时候测量误差非常大。文献3提出了基于数字微分和拉格朗日插值的频率测量算法,文献4采用导数的方法,利用交流信号的正弦特性通过二阶求导并进行线性化近似处理再事后误差补偿,但是这两种方法前提是有很好的前置滤波。随着数字数字信号处理技术的发展,发展了很多基于信号处理技术的频率测量方法,如DFT法及改进算法,技巧离散傅立叶算法及改进算法58。这些算法都比较复杂,从而影响了它们在实际中的应用。文献9采用寻找极值点的方法,测量基波的频率,但是这种方法精度容易受噪声污染,也需要很好的前置滤波器。本文提出了一种新的频率计算方法,对原始电力信号进行多重相关运算,利用信号的相关函数频率不变的特性,对相关函数进行求导,求解极值,得到频率的计算解析表达式,有效的提高了信噪比,并对谐波进行了抑制,可以不用考虑直流电平的干扰,所以测量系统得到大大简化,不用加前置滤波器,避免了外加电路的附加误差,并且对于AD采样器的量化位数要求不高,降低成本,在工程上有一定的实用价值。
基于极值求解的频率测量原理2基于极值求解的频率测量原理
假设信号是经过低通滤波的信号
xtAsi
ωtd
(1)
对上式子求导得到
‘xtAωcosωt
(2)
当(1)和(2)式取得极值的时候必然有
si
ωtcosωt1(3)
收稿日期:2009905;修订日期:2010110基金项目:国家自然科学基金(10703004)资助项目作者简介:郑胜峰(1983),男,浙江温州人,浙江工贸职业技术学院助教,主要从事时频测控技术的研究。fe
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f2
第
卷
设xmaxtumaxx
maxtumax可以得到
Rxt∑
ml0
L
A222
m
m
coslω0td21
m
(11)
umax2πfumaxddumaxumi
2fumaxπumaxumi
(4)(5)
带入上式可以得到频率的极值解析表达式(6)
可以看到这样的处理结果对信号的频率不会造成任何的影响,对信号的信噪比及谐波抑制能力确得到了极大的提高并且信号基波信号的特征越来明显。完全可以省去前置滤波器。由此我们根据极值频率计算公式将式改写成
假设d0那么频率公式简化为
f
(7)
(Rxt)max
m
πRxmtmaxRxmtmi
(12)
umaxf2πumax3频率测量的改进算法
4仿真分析
为了验证我们分析的正确性我们在计算机上做仿真验证,设输入信号为
上面频率的计算方法只是对低通滤波后的信号进行推导的计算公式,实际中会由于滤波器引入的额外附加误差,造r