本發(fā)明涉及多諧波源系統(tǒng)諧波發(fā)射測試與評估領(lǐng)域，具體涉及一種確定多諧波源疊加后合成諧波電流或者諧波電壓的方法。
背景技術(shù)：
：多諧波源諧波發(fā)射檢測問題，近年來一直是諧波研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。多諧波源同次諧波疊加模型及其評估與計(jì)算方法的研究，對于更好的規(guī)劃發(fā)射限值水平、提供評估結(jié)果的符合性等方面有重要的意義，在標(biāo)準(zhǔn)iec61000-3-2，iectr61000-3-6和iectr61000-3-14中有實(shí)際的應(yīng)用。在我國的國家標(biāo)準(zhǔn)體系中，也制定了與之相等效的系列標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前iectr61000-3-6中標(biāo)準(zhǔn)中給出的諧波電流發(fā)射限值評估及疊加方法模型，模型中的參數(shù)需要由工程經(jīng)驗(yàn)確定，并且模型給出的結(jié)果是基于一些工程經(jīng)驗(yàn)的假設(shè)基礎(chǔ)上。當(dāng)前諧波標(biāo)準(zhǔn)的同次諧波疊加方法進(jìn)行了研究，針對電氣化鐵路多諧波源電流疊加并不是簡單的線性疊加關(guān)系進(jìn)行了研究。在實(shí)際多諧波源諧波發(fā)射測試中，測試結(jié)果不具有穩(wěn)定性，特別時(shí)目前還沒有關(guān)于多諧波源相關(guān)性的判據(jù)，一些疊加模型都是基于假設(shè)的基礎(chǔ)得到的，這不利于多諧波源系統(tǒng)分諧波源設(shè)備的諧波源責(zé)任劃分和諧波規(guī)劃。目前有多種確定多諧波源系統(tǒng)同次諧波疊加后合成電流的方法，但是所有的合成方法，均需要使用不同諧波源之間的相關(guān)性。大量研究表明，不同類型電源的諧波特性在同一局部網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生諧波電流具有相關(guān)性。一些實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明,不同諧波源所產(chǎn)生的諧波電流隨時(shí)間的變化，表現(xiàn)為非平穩(wěn)的隨機(jī)過程,且在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中各諧波源所產(chǎn)生的諧波電流具有相關(guān)性。多個(gè)諧波源同時(shí)連接入供電網(wǎng)絡(luò)時(shí),由于產(chǎn)生的諧波電流在幅值和相位發(fā)生隨機(jī)性的變化,因此可能存在相互抵消的因素,這又恰恰是最難詳盡分析的。在通常的多諧波源網(wǎng)絡(luò)中,各諧波源之間存在相關(guān)性,各次諧波電流和電壓不是簡單的線性疊加,而是相互之間發(fā)生了部分抵消的現(xiàn)象，可以表現(xiàn)為出現(xiàn)權(quán)重的影響。隨著諧波源的數(shù)量增加,諧波電流和電壓相互抵消的幾率增大。因此,如果按計(jì)算結(jié)果來進(jìn)行諧波濾波器的設(shè)計(jì),其計(jì)算結(jié)果可能不恰當(dāng)?shù)胤糯罅藢V波器配置的要求,造成設(shè)備投入的浪費(fèi)，并且可能使系統(tǒng)參數(shù)不匹配而發(fā)生危險(xiǎn)的并聯(lián)諧振。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種基于分諧波源相關(guān)性和功率因子的多諧波源系統(tǒng)諧波發(fā)射評估方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中多諧波源系統(tǒng)諧波發(fā)射評估精度低，增加諧波抑制設(shè)備投入的問題。本發(fā)明提供一種基于實(shí)測的分諧波源數(shù)據(jù)，建立了完整的用于多諧波源系統(tǒng)諧波發(fā)射評估的模型，以及算法。本發(fā)明的技術(shù)方案為：基于分諧波源相關(guān)性的多諧波源系統(tǒng)諧波發(fā)射評估方法，包括：設(shè)定分諧波源強(qiáng)相關(guān)性判據(jù)，該判據(jù)是在作為算子空間的諧波頻率空間中，使用矢量的相關(guān)系數(shù)描述多諧波源系統(tǒng)中分諧波源之間的相關(guān)性；根據(jù)分諧波源相關(guān)性，得到用于諧波分量疊加模型指數(shù)的推薦值分類；根據(jù)分諧波源設(shè)備的功率因數(shù)，計(jì)算得到合成后的多諧波源系統(tǒng)的功率因數(shù)估計(jì)值；根據(jù)所述諧波分量疊加模型指數(shù)的推薦值和分諧波源設(shè)備的功率因數(shù)，得到多諧波源系統(tǒng)的疊加模型公式；根據(jù)所述多諧波源系統(tǒng)諧波信號的疊加結(jié)果多諧波源系統(tǒng)的功率因數(shù)估計(jì)值，得到多諧波源系統(tǒng)諧波信號疊加估計(jì)值；根據(jù)上述計(jì)算多諧波源系統(tǒng)諧波信號疊加估計(jì)值，得到評估算法。優(yōu)選的，所計(jì)算得到多諧波源系統(tǒng)諧波信號疊加估計(jì)值，使用基于分諧波源設(shè)備的功率因數(shù)進(jìn)行加權(quán)，以及按照計(jì)算得到的分諧波源相關(guān)性進(jìn)行再次加權(quán)。優(yōu)選的，所述的算子空間的諧波頻率空間的維度大于等于2。優(yōu)選的，所述的算子空間的諧波頻率空間的維度為2～40。優(yōu)選的，所述的用于計(jì)算多諧波源系統(tǒng)諧波信號疊加估計(jì)的評估算法，計(jì)算的次序根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明結(jié)合當(dāng)前諧波電流發(fā)射限值及其評估的各種應(yīng)用模型的現(xiàn)狀，在分析現(xiàn)有疊加方法的基礎(chǔ)上，建立了多諧波源系統(tǒng)中分諧波源相關(guān)性關(guān)系的判據(jù)，所得結(jié)果可應(yīng)用在新的多諧波源同次諧波分量加權(quán)疊加模型中，使用完整的算法得到多諧波源系統(tǒng)的合成諧波信號值。在工程應(yīng)用中，可以按照本發(fā)明提供的算法步驟，設(shè)計(jì)計(jì)算程序，對合成諧波分量進(jìn)行高精度的估計(jì)，避免不恰當(dāng)?shù)胤糯髮V波器配置的要求,造成設(shè)備投入很大的浪費(fèi)，并且可以避免因系統(tǒng)參數(shù)不匹配而發(fā)生危險(xiǎn)的并聯(lián)諧振現(xiàn)象。附圖說明下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：圖1是諧波發(fā)射信號作為算子空間中的矢量，在諧波評估點(diǎn)處所測諧波信號矢量，基于功率因數(shù)作為權(quán)值進(jìn)行分解的示意圖；圖2是五分諧波源系統(tǒng)(系統(tǒng)由五個(gè)獨(dú)立源組成)中根據(jù)相關(guān)性劃分入同一個(gè)小類的示意圖；圖3五分諧波源系統(tǒng)計(jì)算多諧波源系統(tǒng)合成諧波分量估計(jì)值的流程圖。具體實(shí)施方式在多諧波源系統(tǒng)中，各個(gè)分諧波源負(fù)荷和系統(tǒng)對pcc(pointofcommoncoupling，公共耦合點(diǎn))處諧波電壓畸變水平的影響大小不一。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，pcc處的諧波往往是多個(gè)諧波源共同作用的結(jié)果。諧波測量點(diǎn)通常選擇在pcc點(diǎn)。例如，某一裝置對電力系統(tǒng)的發(fā)射水平是該裝置在評估點(diǎn)所引起的騷擾電壓(或電流)矢量的幅值。在新版標(biāo)準(zhǔn)61000-3-6:2008第7章，以及iectr61000-3-14第7章中，給出了對所考慮的一組諧波源(取95％的概率統(tǒng)計(jì)值)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的疊加算法。目前這兩個(gè)版本的標(biāo)準(zhǔn)在國際上得到了廣泛應(yīng)用。在標(biāo)準(zhǔn)iec61000-3-6:2008第7章中，給出了對所考慮的一組諧波源(取95％的概率統(tǒng)計(jì)值)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，其通用的求和方法表達(dá)如下：式中：uh為所考慮的一組諧波源經(jīng)計(jì)算得到的諧波電壓或諧波電流；h為諧波次數(shù)；uhi為來自第i個(gè)諧波源的諧波值；α為指數(shù)，通常其取值范圍為1≤α≤2。為此引入新的功率因數(shù)加權(quán)α-范數(shù)疊加方法。引入分諧波源設(shè)備的功率因數(shù)，該電學(xué)參數(shù)衡量電氣設(shè)備效率。在交流電路中電壓與電流之間的相位差(例如可以符號φ表示)，其相位的余弦值cosφ等于功率因數(shù)。在數(shù)值上，工程中使用的功率因數(shù)是有功功率和視在功率之比，使用如下等式進(jìn)行定義：p為有功功率，s為視在功率。功率因數(shù)通常針對基波頻率進(jìn)行定義。現(xiàn)假設(shè)各次諧波分量具有相同的功率因數(shù)，則根據(jù)分諧波源部分相關(guān)性假設(shè)得到的理論研究，對于多諧波源系統(tǒng)，存在一個(gè)模型系數(shù)常數(shù)α，使得下式成立：上式中f為整套合成系統(tǒng)的功率因數(shù)，fj為各個(gè)分諧波源設(shè)備的功率因數(shù)，ih，ihj分別為合成諧波源系統(tǒng)中，第h次合成源諧波電流分量、第j個(gè)獨(dú)立源諧波電流分量的電流分量?？梢钥闯觯Ｐ?1)和(2)都是基于各種多諧波源的先驗(yàn)的相關(guān)性假設(shè)得到的結(jié)果。2用于計(jì)算分諧波源強(qiáng)相關(guān)性的諧波頻率空間為解決同一系統(tǒng)中多諧波源分量的相關(guān)性問題，需要引入諧波頻率空間的概念。設(shè)某一個(gè)諧波源的諧波信號為g，定義l(f)＝g(3)式中l(wèi)是線性算子，f為電流或者電壓信號。在物理模型上，f是測試系統(tǒng)得到的多諧波源的電流或者電壓，l是fourier變換，g為儀器分析得到的諧波信號。令f在l的定義域中被展開為f1,f2,f3,...,fn,...的組合，即式中αn為系數(shù)，fn為基函數(shù)。在分析諧波信號測試問題時(shí)，通?？梢匀＝40，即諧波最高次數(shù)為40，對應(yīng)于算子空間的維度為40。定義算子l的空間{fn}為諧波頻率空間，fn為第n次諧波分量的基矢。例如，f1表示50hz的單位諧波分量。該諧波頻率空間是一種算子空間。3.多諧波源分量相關(guān)性的判據(jù)多諧波源系統(tǒng)中分諧波源之間的相關(guān)性可以由相關(guān)系數(shù)進(jìn)行描述，其定義如下：式中，<f,g>表示兩個(gè)f和g的內(nèi)積運(yùn)算，g1和g2是兩個(gè)分諧波源諧波信號量值，|g1|表示g1的2-范數(shù)。4.多諧波源分量相關(guān)判據(jù)的進(jìn)一步說明因gi(i＝1,2)為諧波信號，故ρ≥0。不失一般性，ρ(g1,g2)記作ρ。顯然，如果g1＝ag2，a為不等于0的常數(shù)時(shí)，由式(5)可得ρ＝1。ρ＝1的一種物理模型，是分諧波源的諧波信號之間存在一種相似性，或者也叫做分諧波源諧波分量在諧波頻率空間的尺度不變性。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)新增加一個(gè)分諧波源時(shí)，此新諧波源系統(tǒng)與原來的諧波源系統(tǒng)是高相關(guān)性的，這可以從矢量疊加的角度得到一個(gè)啟發(fā)性的解釋。不同諧波源的諧波相關(guān)性較大的閾值，通?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)置。通常認(rèn)為，ρ>2/3時(shí)，可以把分諧波源設(shè)置為完全相關(guān)；ρ<1/3時(shí)，可以把分諧波源設(shè)置為完全不相關(guān)。式(5)是多諧波源系統(tǒng)中的分諧波源之間的相關(guān)性的定量描述，沒有使用對于分諧波源的相位信息，因而在實(shí)際工程應(yīng)用中有明顯的優(yōu)勢。此外，當(dāng)前關(guān)于同次諧波疊加的各種計(jì)算模型，都需要建立在分諧波源的相位角假設(shè)基礎(chǔ)上。當(dāng)不同諧波源的諧波相關(guān)性較大時(shí)，可以假設(shè)兩諧波源系統(tǒng)中諧波分量的相位角完全相關(guān)且十分接近。5.諧波分量疊加模型指數(shù)的推薦值在計(jì)算分諧波源相關(guān)性關(guān)系的基礎(chǔ)上，需要對式(2)進(jìn)行的進(jìn)一步說明。當(dāng)來自不同諧波源的諧波，若分諧波源之間的相關(guān)系數(shù)較大時(shí)(如ρ>2/3)，α＝1。一種特例即取兩個(gè)完全相同的分諧波源，其相關(guān)性ρ＝1。當(dāng)來自不同諧波源的諧波，若分諧波源之間的相關(guān)系數(shù)較小時(shí)(如ρ<1/3)，α＝2。分諧波源之間的相關(guān)系數(shù)較小，可以建模為兩個(gè)分諧波源諧波信號相位是獨(dú)立的隨機(jī)變量，已經(jīng)有文獻(xiàn)研究得到的結(jié)論驗(yàn)證了α＝2的結(jié)果。對于其他情形，模型系數(shù)取上述兩個(gè)α值的幾何平均數(shù)，即綜上可知，推薦的式(2)中的系數(shù)見表1。表1諧波分量疊加模型指數(shù)(推薦值)6.多諧波源系統(tǒng)的功率因數(shù)估計(jì)值記pi為各分諧波源設(shè)備的有功功率，fj為對應(yīng)該單個(gè)諧波信號的分諧波源設(shè)備的功率因數(shù)，f為合成后的多諧波源系統(tǒng)的功率因數(shù)。記為f的估計(jì)值，則可以由下式估計(jì)值：式(6)表示的多諧波源系統(tǒng)的功率因數(shù)估計(jì)公式，已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了驗(yàn)證。7.多諧波源系統(tǒng)合成諧波分量估計(jì)公式合成諧波分量估計(jì)公式可由下式計(jì)算：上式中sf為下述基于相關(guān)性判據(jù)的改進(jìn)型疊加模型得到的計(jì)算結(jié)果。8.基于相關(guān)性判據(jù)的改進(jìn)型疊加模型算法如果在各個(gè)分諧波源之間的兩兩相關(guān)系數(shù)出現(xiàn)分散情形，及ρ(gi,gj)有大有小，則可以按照表1中的推薦的諧波分量疊加模型指數(shù)，需要將式(2)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，算法過程描述如下：step1:對ρ(gi,gj)進(jìn)行分組，(1)若ρ>2/3，則把相對應(yīng)的諧波分量劃分入同一個(gè)小類(subclass)，不妨設(shè)可以分成m個(gè)小類，并記(2)若則(3)若ρ<1/3，則所有諧波分量劃分入同一個(gè)小類，則計(jì)算結(jié)束；上面的表達(dá)式中，α1＝1,α3＝2；對于出現(xiàn)單個(gè)諧波信號不能劃分進(jìn)某個(gè)小類，不妨設(shè)為gl,將該單個(gè)諧波信號單獨(dú)作為一類，記作sl＝flgl，fl為對應(yīng)該單個(gè)諧波信號的分諧波源設(shè)備的功率因數(shù)，因此sl可以視作sm的一個(gè)特例。step2:計(jì)算各個(gè)sm的相關(guān)系數(shù)，記作ρ(si,sj)，按照step1的算法進(jìn)行劃分小類，直至所有的sm被劃分入同一個(gè)小類，評估過程結(jié)束,并記最后的計(jì)算結(jié)果為sf。本發(fā)明具體實(shí)施時(shí)進(jìn)行了如下三次驗(yàn)證。(1)第一個(gè)多諧波源諧波分量測試數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。對由相同產(chǎn)品類別組成的分諧波源諧波部分分量測試數(shù)據(jù)見表2。表2相同樣品組成的分諧波源諧波分量測試數(shù)據(jù)表3來自表2樣品的電學(xué)參數(shù)樣品序號運(yùn)行功率/w功率因數(shù)樣品1379.200.459樣品2379.800.460樣品3387.600.471樣品4409.900.484樣品51500.100.471先計(jì)算分諧波源諧波分量的相關(guān)性。使用式(5)可以對表2中的多諧波源系統(tǒng)中的分諧波源之間的相關(guān)性進(jìn)行定量計(jì)算。由于表2中的四個(gè)樣品為同型號的吸塵器產(chǎn)品，樣品5為四個(gè)樣品合成為一個(gè)系統(tǒng)樣品的測試數(shù)據(jù)，所以不難發(fā)現(xiàn)，不同樣品之間的ρ接近于1。因此可以做出如下結(jié)論：該多諧波源系統(tǒng)中的分諧波源是相關(guān)性的獨(dú)立源。該套四諧波源組成的多諧波源系統(tǒng)的合成諧波分量，使用本發(fā)明介紹的評估算法的值見表格2中的第7列。評估結(jié)果與測試結(jié)果(表格中的第6列)的比較見第8列。(2)第二個(gè)多諧波源諧波分量測試數(shù)據(jù)的驗(yàn)證對由不同產(chǎn)品類別組成的分諧波源諧波部分分量測試數(shù)據(jù)見表4。表4不同樣品組成的分諧波源諧波分量測試數(shù)據(jù)表5來自表4樣品的電學(xué)參數(shù)樣品序號運(yùn)行功率/w功率因數(shù)樣品18.900.915樣品217.800.969樣品310.900.513樣品4216.600.913樣品5248.100.929對分諧波源諧波分量的相關(guān)性進(jìn)行計(jì)算。和表4中的多諧波源系統(tǒng)中的分諧波源之間的相關(guān)性進(jìn)行定量計(jì)算。對于來自表4中的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算不難得到，樣品之間的相關(guān)系數(shù)如表6所示。表6數(shù)據(jù)2中計(jì)算得到的分諧波源之間的相關(guān)系數(shù)序號樣品描述相關(guān)系數(shù)ρ1樣品1，樣品20.8952樣品1，樣品30.7963樣品1，樣品40.4644樣品3，樣品40.189(3)計(jì)算多諧波源系統(tǒng)合成諧波分量估計(jì)值的儀器連接圖本發(fā)明實(shí)施的一個(gè)五分諧波源組成的多諧波源系統(tǒng)，以及計(jì)算多諧波源系統(tǒng)合成諧波分量估計(jì)值的儀器連接圖。根據(jù)本發(fā)明上述描述，計(jì)算多諧波源系統(tǒng)合成諧波分量估計(jì)值的儀器連接圖參見圖3。上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12