(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111657507.0 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 深圳市涞顿 科技有限公司 地址 518000 广东省深圳市龙华区龙华 街 道清华社区龙观东路57号尚美时代1 层108室 (72)发明人 代佳佳　汪振　林小龙　黄志聪　 刘智聪　 (74)专利代理 机构 广州骏思知识产权代理有限 公司 44425 代理人 张金龙 (51)Int.Cl. G01R 25/00(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种电源电压瞬时相位角实时估计方法、 装 置及设备 (57)摘要 本发明公开了一种电源电压瞬时相位角实 时估计方法、 装置及设备， 该方法首先采集电源 电压实时采样值， 通过对电源电压的建立解析信 号模型和扩展型卡尔曼滤波器对电源电压瞬时 相位角进行实时估计计算。 相比现有技术， 该方 法计算简单， 抗干扰能力更强， 精度和实时性更 高， 有效提高了电源电压初始相位角的计算精 度。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 114397507 A 2022.04.26 CN 114397507 A 1.一种电源电压瞬时相位角实时估计方法， 其特 征在于， 该 方法包括如下步骤： 步骤一： 获取电源电压的瞬时测量 值； 步骤二： 预设电源电压的震荡模型， 并对该震荡模型进行希尔模特变换， 得到电源电压 的解析模型； 步骤三： 根据已知的电压幅度和角频率， 建立扩展型卡尔曼滤波器量测方程， 通过该扩 展型卡尔曼滤波器量测方程计算所述电源电压的瞬时测 量值与通过所述解析模型得到的 估计值之间的误差变化 率， 并令该误差变化 率为零； 步骤四： 采用该扩展型卡尔曼滤波器， 对初始相位角进行实时估算， 并根据 得到的初始 相位角， 得到电源电压的瞬时相位角。 2.根据权利要求1所述的一种电源电压瞬时相位角实施估计方法， 其特征在于， 步骤二 具体包括如下步骤： 设电源电压振荡模型为： v(t)＝Acos(ωt+φ)； 对该电源电压震荡模型进行希尔伯特变换， 得到该电源电压的解析模型为： V(t)＝Aej(ωt+φ) 其中： t为时间， v(t)为电源电压在t时刻的幅值， A为电压幅度， ω为电压角频率， φ为 电压初始相位角， V(t)为电源电压瞬时值希尔伯特变换。 3.根据权利要求2所述的一种电源电压瞬时相位角实时估计方法， 其特征在于， 步骤三 具体包括如下步骤： 令扩展型卡尔曼滤波器 中状态变量x为初始相位角φ， 由于初始相位角为常数， 不随时 间变换， 因此扩展型卡尔曼 滤波器系统方程 为： xk+1＝xk 其中， xk是第k时刻对状态 变量x的估计值， 即k时刻对初 始相位角的估计值， 由于初始相 位角是常数， 所以k时刻的值与k+1时刻保持一 致； 扩展型卡尔曼 滤波器量测方程 为： 该量测方程的最终表达式为： 其中： xk为k时刻初始相位角的估计值； xk+1为k+1时刻初始相位角的估计值； yk+1为电源 电压瞬时测量值与估计值的误差变化率， h(xk+1)是扩展型卡尔曼滤波器的量测方程， 由于 初始相位角的估计值与真实值一致时该误差变化率为零， 因此令该量测方程的结果为零； H (vk+1)为k+1时刻电源电压瞬时测量值的希尔伯特变换， 是电压解析模型在k+1 时刻的值， vk+1为k+1时刻的电源电压瞬时测量 值。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114397507 A 24.根据权利要求3所述的一种电源电压瞬时相位角实时估计方法， 其特征在于， 采用扩 展型卡尔曼 滤波器对初始相位角进行最优 估计， 步骤四具体包括如下步骤： 一步预估， k＝0即零时刻时， 没有初始相位角的任何信息， 所以可以在0 ‑360°中任选一 个值， 赋给x0， 再根据以上公式得到一步预测， 其中， 表示初始相位角由k时刻到k+1时 刻预估的状态 向量， 表示初始相位角在k时刻预估的状态 向量， Fk表示表示k时刻的系统 矩阵； 一步预测方差阵， 由于k＝0即零时刻时， 没有初始相位角的任何信息， 所以认为初始赋 值误差很大， 因此P0给一个较大值， 表示x0的估计误差非常大， 这样可以得到一步预测方差 阵， 其中， Pk+1/k表示初始相位角由k时刻到k +1时刻的最小预测均方误差矩阵， Pk表示初始相 位角k时刻的最小预测均方误差矩阵； 由一步预测方差阵可以得到增益矩阵K， 其中， Kk+1表示初始相位角在k+1时刻的误差增 益矩阵， 表示初始相位角在k+1时刻预估的状态向量， Hk+1表示k+1时刻 的状态观测矩阵； 通过增益矩阵K放大或缩小测量误差， 即y与测量函数值的差， 并与一步估计值相加， 作 为k+1时刻的估计值， 其中， 表示初始相位角为k时刻的一步预估值时的量测方程输 出值； Pk+1＝(I‑Kk+1Hk+1)Pk+1/k 同时更新k+1时刻状态值的方差阵， 评价k+1时刻对初始相位角估计的准确性， 其中， I 表示单位阵， Pk+1表示初始相位角k+1时刻的最小预测均方误差矩阵； 如果Pk+1小于某一个预设的阈值， 或者估计次数k增加到某一个阈值， 则停止估计， 将此 刻的xk+1作为最终的初始相位角估计值； 其中： yk+1＝0， Fk＝1， Rk+1＝γ,γ∈R+； 其中， Rk+1为量噪声矩阵， 用于度量测量数据中的噪声大小； 完成初始相位角φ的估计后， 通过以下公式即可 得到电源电压的瞬时相位角： Φ＝ωt+φ。 5.根据权利要求1所述的一种电源电压瞬时相位角实时估计方法， 其特征在于， 步骤一 具体包括如下步骤： 通过电压传感器 检测， 获取 所述电源电压的瞬时测量 值。 6.一种电源电压瞬时相位角实时估计装置， 其特 征在于， 包括： 瞬时测量 值获取模块， 用于获取电源电压的瞬时测量 值； 解析模型建立模块， 用于预设电源电压的震荡模型， 并对该震荡模型进行希尔模特变权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114397507 A 3