1.一種諧波檢測系統(tǒng),其特征在于該系統(tǒng)包括主機和從機;所述主機包括核心處理器模塊和主機數(shù)據(jù)采集模塊;所述主機數(shù)據(jù)采集模塊包括主機電壓傳感器、主機電流傳感器和數(shù)據(jù)采集卡;所述主機電壓傳感器和主機電流傳感器分別與數(shù)據(jù)采集卡連接;所述數(shù)據(jù)采集卡與核心處理器模塊連接;所述從機包括從機數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通訊模塊、顯示模塊和電源模塊;所述數(shù)據(jù)處理模塊分別與從機數(shù)據(jù)采集模塊、通訊模塊、顯示模塊和電源模塊連接;所述電源模塊與從機數(shù)據(jù)采集模塊連接;所述核心處理器模塊通過通訊模塊與從機連接;所述從機數(shù)據(jù)采集模塊包括從機電壓傳感器、從機電流傳感器、信號調理電路和鎖相環(huán)電路;所述從機電壓傳感器和從機電流傳感器分別與信號調理電路連接;所述從機電壓傳感器與鎖相環(huán)電路連接;所述信號調理電路與數(shù)據(jù)處理模塊連接;鎖相環(huán)電路的輸出與數(shù)據(jù)處理模塊連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的諧波檢測系統(tǒng),其特征在于所述主機電流傳感器和從機電流傳感器的型號為北京森社公司的CHB-25NP型霍爾電流傳感器;所述主機電壓傳感器和從機電壓傳感器的型號為北京森社公司的CHV-25P型霍爾電壓傳感器。
3.根據(jù)權利要求1所述的諧波檢測系統(tǒng),其特征在于數(shù)據(jù)處理模塊采用TI公司TMS320F28335浮點型DSP芯片。
4.根據(jù)權利要求1所述的諧波檢測系統(tǒng),其特征在于數(shù)據(jù)采集卡是研華1712L型PCI總線接口數(shù)據(jù)采集卡。
5.根據(jù)權利要求1所述的諧波檢測系統(tǒng),其特征在于通訊模塊的芯片型號是MAX485;電源模塊的型號為TPS767D301。
6.根據(jù)權利要求1所述的諧波檢測系統(tǒng),其特征在于所述鎖相環(huán)電路的電路構成是:采集電壓信號分別與電壓比較器U1的S3引腳IN+和貼片電阻R1連接,R1的另一端與U1的S1引腳OUT連接;U1的S2引腳IN-與GND連接,U1的S1引腳OUT與貼片電阻R2連接,R2的另一端與+3.3V連接,同時U1的S1引腳OUT與貼片電容C1連接,C1的另一端與GND連接,同時U1的S1引腳OUT接入鎖相器件U2的S14引腳Signal In,U2的S9引腳與貼片電容C2連接,C2的另一端接GND,同時U2的S9引腳與貼片電阻R3連接,R3的另一端與U2的S2引腳連接,U2的S11引腳與貼片電阻R4連接,R4的另一端與GND連接,U2的S6引腳與貼片電容C3連接,C3的另一端與U2的S7引腳連接,U2的S3引腳輸出信號與降壓管U3連接,U3的另一端接入數(shù)據(jù)處理模塊。
7.根據(jù)權利要求1所述的諧波檢測系統(tǒng),其特征在于所述信號調理電路的電路構成是:采集信號與貼片電阻R12連接,R12另一端接入運算放大器U11的S3引腳,同時與貼片電阻R14連接;R14的另一端與貼片電阻R15連接,同時還與U11的S1引腳和貼片電容C12連接;貼片電容C11的一端分別與R15的另一端和運算放大器U12的S5腳連接,C11的另一端接地;U12的S6引腳與U12的S7引腳連接,同時還與C12的另一端連接;U12的S7引腳與數(shù)據(jù)處理模塊22連接;貼片電阻R11一端與5V連接,另一端與U11的S2引腳和R13的一端連接,R13的另一端接地。
8.一種基于頻移集合經(jīng)驗模態(tài)分解的諧波檢測方法,該方法應用權利要求1-7任一所述的諧波檢測系統(tǒng),具體步驟如下:
(1)對主機數(shù)據(jù)采集模塊和從機數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)進行集合經(jīng)驗模態(tài)分解的方法處理,得到各個信號模態(tài)函數(shù);
(2)對各個信號模態(tài)函數(shù)通過相關度進行判斷是否發(fā)生混疊現(xiàn)象:對于均為正弦信號且正弦信號間存在正交特性的諧波信號,若相關度為0,則表示兩個正弦信號完全不相關,不混疊;由于集合經(jīng)驗模態(tài)分解存在誤差,所以選取相關度為0.01作為閾值判斷;對各個信號模態(tài)函數(shù)做相關度對比,若不存在混疊現(xiàn)象,則確定分解結果為單頻信號;若發(fā)生混疊,相關度也會增大,則繼續(xù)后續(xù)程序;
(3)保留非混疊信號,重組混疊信號:非混疊信號即單頻信號保留,將混疊的信號數(shù)據(jù)部分進行重組,后續(xù)程序只針對混疊信號數(shù)據(jù)進行分解;
(4)對混疊的信號數(shù)據(jù)進行快速傅立葉變換測頻,選取最低頻率的兩個信號作為參考:通過FFT測頻,可以得到信號頻域上的頻率和幅值的信息,選取最低頻率的兩個信號即信號x1和信號x2,用于后續(xù)計算;
(5)計算幅度比和頻率比,得到頻率偏移值:根據(jù)EEMD的分解條件,兩個信號x1和x2之間的頻率比至少為兩倍關系即f1≥2f2,同時還要滿足信號x1的頻率f1與幅值a1的乘積需大于信號x2的頻率f2與幅值a2的乘積,即a1f1≥a2f2;所以選取臨界點作為分解參考值,即a1f1=a2f2;
由于兩個信號是混疊信號,不滿足EEMD分解條件,故先計算兩信號的幅度比p,即a2/a1=p(p≥2,1<f1/f2<2);頻率偏移值fm滿足a1(f1-fm)=a2(f2-fm),從而計算出對于幅度比,如果幅度比在兩倍之內(nèi),同時頻率比滿足兩倍,那么就滿足分解條件;
(6)混疊的信號數(shù)據(jù)進行Hilbert變換得到解析信號:對混疊數(shù)據(jù)x(t)進行Hilbert變換得到從而構造解析信號構造解析信號的好處是:不含有負頻率;在研究信號的時頻分析時,使用解析信號可以減輕正負頻率在Ω=0附近的交叉干擾,通常在進行頻域分析時只取其正頻率;其中傅里葉變化也是將信號變?yōu)閺蛿?shù)形式的常用的方法,而傅里葉變化的一個重要性質就是其共軛對稱性,具有正負頻率對稱結構,所以對于諧波檢測系統(tǒng)來說,Hilbert更實用;
(7)為了滿足EEMD分解條件,對解析信號進行頻率偏移處理:對步驟6)Hilbert變換后得到解析信號z(t)進行頻率偏移處理,即頻率偏移后信號中的實數(shù)部分,即滿足EEMD分解條件;
(8)對頻率偏移后的數(shù)據(jù)進行EEMD處理:對步驟7)求得的頻率偏移后滿足EEMD分解條件的實數(shù)部分進行EEMD分解處理;
(9)對分解后的信號模態(tài)函數(shù)進行頻率偏移反變換,恢復信號原始頻率特性:對分解后的信號模態(tài)函數(shù)進行Hilbert變換,求得對應模態(tài)函數(shù)的解析信號,然后對解析信號進行頻率偏移反變換,即乘以取其實數(shù)部分,即得到分離的固有模態(tài)原始的頻率特性;
(10)重復步驟2),若不存在混疊現(xiàn)象,則確定分解結果為單頻信號;若發(fā)生混疊,則繼續(xù)步驟3);
(11)分解結束,將保留的單頻信號依次顯示出來;保留的單頻信號就是基波信號和諧波信號。