一种高精度移相方法及其在无功功率计算中的应用-论文.pdf

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1、·40·《测控技术}2014年第33卷第5期高精度移相方法及其在无功功率计算中的应用曾碧，廖益木，陈志棵(1．广东工业大学计算机学院，广东广州510006；2．广州昂宝电子有限公司，广东广州510006)摘要：传统数字移相法是采用对采样点延时输出的方式实现信号的移相，当移相的目标相位与整数个采样点延迟所对应的相位不相等时，传统方法将有较大的非线性误差。提出了基于线性+多项式补偿的实时高精度移相方法。仿真实验表明，本方法可以在无需改变采样率的情况下实现任意相位的高精度移相，同时，本方法的移相因子与信号频率和相位相关，提高了移相的实时性。最后，讨论了本方法在无功功率计算中的应用，说明了本方

2、法的实用性。关键词：移相；数字时延法；误差补偿；无功功率中图分类号：TM933．37文献标识码：A文章编号：1000—8829(2014)05—0040—03AMethodofHigh-PrecisionPhase-ShiftingandItsApplicationtoReactivePowerCalculationZENGBi。LIA0Yi．mu，CHENZhi—liang，(1．SchoolofComputers，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China；2．On—BrightElectronicsCo．，Ltd．，

3、Guangzhou510006，China)Abstract：Forsingle—frequencyinputsignal，anintegermultipleofthesamplingperioddelayoutputcanachieveaccuratephase—shifting，butwhenthephasetoshiftisnotequaltoanintegermultipleofthesamplingperiod，thisapproachhasarelativelylargenonlinearerror．Anewmethodofcompensatingthephase—shif

4、tingerorispresen-ted．Matlabisusedforerroranalysis，compensationmethoddesignandthereactivepowercalculationofthesim·ulationexample．Theresultsdemonstratethefeasibilityandpracticalvalueofthecompensationmethod．Keywords：phase—shifting；digitaldelaymethod；errorcompensation；reactivepower数字移相技术是指通过数字采样芯片将模

5、拟信号制是影响其在高精度移相应用的主要因素。数字化，然后采用数字信号处理的方式对离散采样数l传统移相法原理与误差分析据实现移相。具体的实现方法主要有5种：①数字时延法¨；②数字时域内插；③频域线性相位加权1．1原理描述法；④分数时延滤波器；⑤Hilbert移相滤波器实传统数字时延移相法通过对采样点延时输出实现现90。相移_5J。在同等采样率条件下，第②～第⑤种信号移相，其误差来源有两方面：①移相精度受信号方法有着精度高、频域响应好、稳定性好等特点，但存采样率限制；②信号频率波动或移相目标相位不等于在运算量大、响应速度慢、硬件成本高等缺点，且必须整数个采样点所对应相位带人的误差。借助高速

6、或具有特殊数字信号处理功能的专用芯片1．2移相误差分析(DSP)才能实现。而数字时延法，具有运算量少、实时1．2．1采样率对移相精度的影响性好、硬件成本低等优势，只需少量数据存储开销和简在传统移相方法中，采样率直接决定移相精度。单时延控制就能实现移相。移相精度受信号采样率限例如，对频率为50Hz的正弦信号移相，采样率为4kHz，即信号周期内有80个采样点，即移相精度为收稿日期：2013—02—25A0=×360。：4．5。(1)作者简介：曾碧(1963一)，女，博士，教授，主要研究方向为智能检测、嵌入式系统；廖益木(1988一)，男，硕士研究生，主要研究显然，一个采样周期延迟输出的移相

7、相位达到方向为嵌入式技术与应用研究；陈志操(1963一)，男，博士，教4．5。，要达到1。的移相精度就必须将采样率提高到18授，主要研究方向为智能电网技术、绿色电源技术。kHz。通过提高采样率来提高移相精度的方法将导致一种高精度移相方法及其在无功功率计算中的应用·41·计算量大大增加和运算速度要求大大提高。表示一个采样周期对应的相位，为信号周期，为采1．2．2信号频率波动和移相目标相位不等于整数倍样周期。下面所有OL含义都相同。采样周期对应相位