數(shù)字信號處理技術在電力網(wǎng)無功補償中的應用
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?、?相位差的分辨率問題：由式(3)計算出的相位差，其分辨率為
或0.19635(弧度)=11.25(度)，這個分辨率是極低的，遠不滿足設計精度要求。通過增加周期信號的采樣點數(shù)可提高角度的分辨率，但受A/D采樣速度的限制?？尚械姆椒ㄊ遣捎梅侄尾逯档姆椒?。由于互相關函數(shù)與兩信號間的相位差成余弦關系，在極大值附近與拋物線很接近，所以，采用分段拋物插值的方法，能夠取得最佳效果。具體做法是：取三點xk-1，xk，xk+1，且互相關運算在點xk取得最大值，按下列公式進行插值：
φk+1對式(4)求導并令φ′=0，解出相位差的插值點偏移量：
對96個采樣點進行數(shù)字濾波后，用式(6)對互相關結(jié)果進行插值，計算所得兩個信號相位差的精度在0.1°左右，滿足設計的精度要求。
根據(jù)式(6)可以判定電網(wǎng)各相的容性或感性，確定補償電容的投、切方向；結(jié)合電壓、電流有效值的計算公式，就可確定補償電容的投、切量。
系統(tǒng)總諧波電壓畸變率定義為：
式(7)中的Um為各次諧波電壓分量的均方根值，U1為基波電壓的均方根值。同理可求得總諧波電流畸變率。國標規(guī)定，低壓電網(wǎng)(＜1kV)總諧波電壓畸變率(THD)小于5%。
控制器在完成無功功率檢測計算后，按時間抽取基-2 FFT算法“分次”對各相電壓、電流進行變換，求出基波及各次諧波分量值，進而計算出總諧波電壓、電流畸變率，根據(jù)上限確定是否報警或投、切補償電容。
所謂“分次”是指控制器每做一次三相無功功率的計算循環(huán)，只對一相電壓或電流進行DFT變換，即6個工作循環(huán)才完成一次完整的諧波譜分析，目的是提高系統(tǒng)對無功功率判斷的速度，更快地對功率因數(shù)進行補償。
基于80C196KC MCU的無功功率檢測控制器利用數(shù)字信號處理的理論，在技術上實現(xiàn)了數(shù)字濾波、相位差的計算和諧波譜分析等。本檢測控制器通過試運行，效果良好，在功能上和精度上實現(xiàn)了設計要求。對電網(wǎng)波動不太劇烈的場合，控制效果令人滿意。為了更快地跟蹤并補償電網(wǎng)的無功成分，可考慮用DSP芯片，以提高處理的速度。為了得到各信號間的相關特征，可選用高速、高精度、多通道同步采樣A/D轉(zhuǎn)換器，以進一步提高補償效果。
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