电力行业三次谐波计算

公司有机会接触了一下谐波的判断计算方法，这里简单讲一下。其实我们直接在网上找一些FFT运算的C函数，便可以计算各次谐波，但是当我们只需要某些阶次的谐波时，那么运用FFT的话，就会浪费很多时间，这里我们讲的是直接用C语言实现某一次的谐波含量计算（三次）。

我用的硬件是DSP2812，为保证采样后计算过程不被打断，计算与判断均放在中断中。

一般而言，如果需要计算采样电流的谐波含量的话，那么肯定会有采样平率和计算周期这些等等的说法。因为基波电流是50HZ，一般而言采样频率必须是被采样电流的频率的两倍以上，才能保证被采样信号的不失真。

在这里，我们一个周波采样256个采样点，即采样频率为12800HZ。

算法原理：

而利用滑窗迭代进行改进得到：

为加快计算时间，我们用先要建立一个正炫函数表，然后用查表的方法去得到我么需要的sin函数的256个值。我们下面都用函数来模拟采样数值。

float sinnwt3 =0,cosnwt3 =0;
float ASlidewindow[256];
unsigned char nwt3temp=0 ,DFTslidecount=0;
float An=0 ,Bn ,CurrentDiffA=0,LoadCurrentA=0 ,HaCurrent=0 ;

中断计算程序原理如下：

nwt3temp = (DFTslidecount* 3)&0xff; //nwt3temp 为整型，初始化为0，乘以3是因为计算的是三次谐波，与上0xff，是因为我们只采样256个点，DFTslidecount为计算次数，指向当前采样值存放在ASlidewindow数组中的当前位置。

cosnwt3 = DFTCosTable[nwt3temp]; //DFTCosTable【】是我们提前准备好的COS函数值表，这里直接查表得到我们想要的值，为加快计算速度。

sinnwt3 = DFTSinTable[nwt3temp]; //同上

LoadCurrentA = 60*sqrt(2)*sin(2*PI*(DFTslidecount&0xff)/256)+10*sqrt(2)*sin(2*PI*(DFTslidecount&0xff)*3/256); //采样，用函数模拟，可见50HZ基波电流有效值为60A，三次谐波电流有效值为10A

CurrentDiffA = LoadCurrentA - *(ASlidewindow + DFTslidecount) ; //CurrentDiffA 意为当前采样值

//LoadCurrentA 为当前DFTslidecount指向的位置的采样值

An += CurrentDiffA* cosnwt3/128; //迭代法已减去了当前位置的采样值，替换了新的采样值

Bn += CurrentDiffA* sinnwt3/128; //同上

*(ASlidewindow + DFTslidecount) = LoadCurrentA; //迭代法，替换新的采样值

HaCurrent = (sqrt(PhaseAAn3temp*PhaseAAn3temp+PhaseABn3temp*PhaseABn3temp))/sqrt(2); //计算三次谐波含量，此时已经是有效值，计算结果为10，正好和LoadCurrentA 的函数模拟采样能对应的上。

DFTslidecount++;

注意：在计算之前，要先准备ASlidewindow数组256个采样初始值，或者舍弃掉前面256个计算值，因为第一次进入中断时，ASlidewindow数组中并没有初始值。

到此，整个程序的计算原理只是将以上两张图片中所阐述的DFT滑窗迭代发计算谐波用代码翻译出来。完毕。

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