基于FFT加窗插值算法的应用研究

快速傅里叶变换(FFT)算法被广泛应用于电力系统谐波检测,但频谱泄漏、栅栏效应一直是影响测量准确性的重要因素,为此提出了一种FFT加窗插值算法.通过加窗函数、插值修正函数,对FFT算法进行优化,并利用谐波分析的试验实例进行了验证,计算结果表明:加窗加插值FFT算法,可以提高谐波检测精度,达到测量要求,满足电力系统谐波检测需求.     

一种加8项余弦窗FFT的谐波检测方法

加窗插值FFT谐波检测算法能够很好地克服传统检测方法存在的缺点,提高电网谐波的检测精度.8项余弦窗函数的谐波检测算法能够有效地抑制频谱泄露.采用四谱线插值修正的原理,推导了基于8项窗函数的四谱线插值修正公式,并利用MATLAB软件对该算法进行仿真.通过与加其他窗函数的插值算法的对比,仿真结果表明,8项余弦窗插值算法容易实现,计算量小且能够很好地提高信号参数的检测精度,适合电网谐波检测.     

采用加窗插值FFT与逐幅谐波消去法的电机谐波算法

对电机的实测信号进行谐波分析时,由于难以保证信号同步采样和存在测量噪声,采用快速傅立叶变换(FFT)方法进行谐波分析会出现栅栏效应和频谱泄漏现象,不能获得信号准确的谐波参数.作者采用加窗插值FFT,并提出逐幅谐波消去法,以便能精确地分析高次谐波.以基于Blackman-Harris窗的加窗插值FFT算法推导出关于频率偏差的9次方程.实例计算表明,采用加窗插值FFT和逐幅谐波消去法可有效地减少泄漏,降低噪声的干扰,从而可精确地获得各次谐波的幅值和相位.     

基于经典余弦窗三谱线插值FFT的谐波参数估计

针对快速傅里叶变换（FFT）处理信号时出现的频谱泄漏和栅栏效应问题,利用真实频点附近幅值最大的谱线及其两侧的谱线,给出了基于经典余弦窗三谱线插值FFT的谐波分析方法,并结合最小二乘及多项式拟合方法,推导出谐波参数的修正公式.仿真实验结果表明,相较于传统FFT方法,基于经典余弦窗三谱线插值FFT法能够更好地抑制频谱泄漏和栅栏效应的影响,谐波参数检测精度也进一步提升.     

一种基于DSP的FFT幅度谱校正方法

在分析FFT频谱计算中两个主要误差能量泄露和栅栏效应的基础上,提出了用矩形窗和平顶窗谱窗函数联合进行幅度谱优化的方法,并在DSP开发平台上通过实例验证了算法的有效性.     

基于Hanning窗插值FFT的介损测量装置设计

 介质损耗是反映高电压电气设备绝缘受潮、劣化变质或气体放电等绝缘状况的重要指标,其准确测量对于电力系统安全、经济运行有着重要意义。针对高电压电气设备介质损耗在线监测的技术要求,本文提出了ADS8364＋TMS320F2812的介损测量装置构成方案,详细介绍了六路同步采样ADC的数据采集单元和以TMS320F2812为核心的数据处理单元电路设计。传统FFT方法进行介损测量容易产生频谱泄漏和栅栏效应,影响测量的精度,而加窗插值FFT修正算法可以明显提高测量结果的准确性,消除频谱泄漏和栅栏效应引起的误差。为此本装置采用基于Hanning窗插值FFT算法实现介损准确测量与分析。仿真结果表明,基于Hanning窗插值FFT算法的介损测量装置能有效克服谐波干扰、基波频率波动、采样点数变化及噪声干扰的影响,试验结果验证基于Hanning窗插值FFT算法的介损测量装置测试介损结果精确,且受频率波动的影响较小。     

基于ITER测试平台的谐波—间谐波测量方法

为了解决传统FFT所存在的频谱泄露问题,将双谱线加窗插值FFT和全相位FFT两种方法对信号的谐波和间谐波进行分析,并将两者的分析结果进行比较。仿真结果表明,全相位FFT对于谐波和间谐波的相位分析相对于双谱线加窗插值FFT更加准确,幅度需要进行校正。     

Kaiser窗三谱线插值电力谐波分析

在非同步采样以及非整数周期截断情况下,快速傅里叶变换会产生频谱泄露和栅栏效应,使计算结果存在较大误差,无法得到准确参数。常用窗函数固定的旁瓣性能制约了已有加窗插值算法的误差修正效果。而凯赛(Kaiser)窗的主旁瓣高度之间的比重可依据需要自由选择,其主旁瓣能量的比例也近乎最大。文中提出基于Kaiser窗的三谱线插值FFT的电力谐波分析方法,推导了基波以及各次谐波的幅值、频率和初相位的插值修正公式。仿真结果表明,所提算法设计灵活且易于实现,在基波频率波动以及白噪声干扰下都有较高的谐波参数估计准确度,验证算法能够有效消除泄露和栅栏效应的影响,提高了谐波分析的准确性。     

基于Nuttall自卷积窗四谱线插值FFT的电力谐波分析方法

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在非同步采样条件下难以实现谐波的高精度检测,而加窗和插值算法可以提高谐波检测的准确度。文章在分析Nuttall自卷积窗频谱特性的基础上,提出了基于Nuttall自卷积窗四谱线插值FFT算法。该算法通过对加窗信号离散频点处幅值的分析,利用谐波频点附近的四根谱线进行加权运算,进一步提高谐波幅值、相位和频率检测的精度;采用多项式拟合的方式得到基于Nuttall自卷积窗四谱线插值修正公式。仿真数据表明,该算法具有较高的谐波检测精度,Nuttall自卷积窗有效地抑制了频谱泄露。     

基于MSLDSMC窗的谐波与间谐波参数估计算法

快速傅里叶变换(FFT)方法在谐波检测过程中会出现频谱泄漏和栅栏效应，导致谐波与间谐波参数的检测精度不高.为了提高估计精度，利用最大旁瓣衰减窗(MSLD)进行乘积和卷积运算，构建出旁瓣性能优越的MSLD自乘-卷积窗(MSLDSMC),并在此基础上设计了一种三谱线插值的高精度谐波与间谐波参数估计算法.在不同复杂场景下进行仿真实验，实验结果验证了基于MSLDSMC窗三谱线插值的谐波与间谐波参数估计算法检测的准确性.     

基于FFT加窗与插值算法的接地电阻测量新方法

目的 通过对FFT算法进行改进,抑制接地电阻测量中的背景噪声与杂波干扰,精确测量接地电阻,方法基于加窗插值算法的改进型FFT算法.结果 改进型FFT算法抑制了频谱泄露,提高了测量精度.结论 仿真实验表明该方法明显提高了接地电阻测量的精度.     

基于高阶矩形卷积窗的多频信号参数估计

非同步采样多频信号后,为了减少对信号进行快速傅里叶变换(FFT)而出现的频谱泄漏和栅栏效应等负面影响,设计了一种高阶矩形卷积窗与三谱线插值相结合的信号参数估计方法,推导了多频信号频率、幅值和相位的估计公式,并利用多项式拟合出相应的关系表达式.利用高阶矩形卷积窗+三谱线插值算法、FFT和加Hanning窗算法进行多频信号参数估计对比仿真实验,实验结果表明,对于多频信号的频率和幅值,高阶矩形卷积窗+三谱线插值算法比FFT和加Hanning窗算法的估计精度更高.     

基于加窗插值FFT和原子分解的间谐波检测算法

间谐波除了具有谐波危害外,还具有其自身特性带来的电压闪变、继电器误动作等多种危害,因此准确检测间谐波对电网安全运行具有重要意义.在分析加窗插值FFT和原子分解算法优缺点的基础上,提出两种算法相结合的间谐波检测算法.算法首先对加Hanning窗信号进行FFT分析,求得峰值谱线及其两侧谱线值.然后根据幅值判断法判断是否存在谱线干涉.若存在谱线干涉,则使用原子分解算法估计信号参数;若不存在谱线干涉,则使用加窗插值FFT算法对信号参数进行检测.仿真结果表明,算法在检测谐波、间谐波时,频率分辨率高于加窗插值FFT算法,计算量小于原子分解算法.     

基于负频率频谱干扰消除的高精度低频间谐波检测算法

采用离散频谱分析的快速检测电网信号中存在的间谐波时,离散傅里叶变换(DFT)后的负频率频谱泄露干扰会降低检测精度。为有效消除负频率频谱泄露干扰,建立了含有负频率分量的频谱解析表达式,推导出基于最大旁瓣衰减窗的改进三谱线插值DFT,以实现间谐波的快速高精度检测。对新算法进行系统误差和噪声灵敏度分析,仿真结果表明新算法不仅能够有效消除负频率频谱泄露干扰,对加性白噪声也具有很强的鲁棒性;而且在被测间谐波低于1个频率分辨率时,新算法也能够达到很高的检测精度。     

基于Matlab GUI的离散信号谐波分析

通过分析周期信号的傅里叶级数和傅里叶变换的关系,为谐波分析提供理论依据。由于存在频谱泄露和栅栏效应,使用快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时计算精度不高。为此,本文提出采用频域采样点数等于离散信号长度的离散傅里叶变换(DFT)进行谐波分析,可以有效的减小频谱泄露和栅栏效应带来的影响。通过模拟分析,验证了相比于FFT算法,该算法具有较高的计算精度。最后,基于该算法,使用MATLAB GUI制作了一款具有界面友好且便于数据处理的谐波分析软件,其中包含误差计算模块。利用该软件对多个信号进行谐波分析并计算误差,结果表明,误差的均方差和标准差均较小,由此进一步证实该算法是有效的。     

基于谱序列变换的高精度谐波参数估计算法

基于高精度谐波分析是电力系统谐波污染治理的前提,由于频谱泄漏的影响,经典的谐波分析算法存在参数估计精度不高、计算复杂度较大等问题,为此,在分析信号谱线衰减特征的基础上,提出一种基于谱序列变换的高精度谐波参数分析算法。该算法通过对信号进行FFT运算得到谱序列并对其实施特定的加权变换,加速非真实频率处谱线的衰减速度,从而达到有效抑制频谱泄漏的目的,在此基础上推导谐波幅值和相位的计算公式。研究结果表明,与经典的加窗插值算法和FFT改进算法相比,所提出的算法所得谐波参数估计精度显著提高,且其在基波频率变化及间谐波条件下均表现出优良的估计性能;此外,与经典的加窗插值算法相比,新算法只需对谱序列进行简单处理,具有计算复杂度低的优点。     

铷原子自旋噪声谱分析中的窗口效应实验研究

快速傅里叶变换是频谱分析的常用方法，但无法避免栅栏效应和频谐泄漏现象，导致频谱分析出现误差.通过加窗对信号进行时域处理，能够减少频谱泄露.由于不同窗函数对信号频谱产生的影响不同，会造成参数标定或信号估计的偏差，因此对窗口效应的研究非常必要.本文对铷原子在不同温度下的自旋噪声信号进行采集，并选取常用窗函数进行数据处理和分析，从而给出实验上的修正关系.这将为利用自旋噪声谱对原子系综进行标定和分析提供很好的参考和校准.     

基于MATLAB图形用户界面的离散信号谐波分析

通过分析周期信号的傅里叶级数和傅里叶变换的关系,为谐波分析提供理论依据。由于存在频谱泄露和栅栏效应,使用快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时计算精度不高。为此,提出采用频域采样点数等于离散信号长度的离散傅里叶变换(DFT)进行谐波分析,可以有效地减小频谱泄露和栅栏效应带来的影响。通过模拟分析,验证了相比于FFT算法,DFT具有较高的计算精度。最后,基于DFT,使用MATLAB GUI制作了一款具有界面友好且便于数据处理的谐波分析软件;其中包含误差计算模块。利用该软件对多个信号进行谐波分析并计算误差。结果表明,误差的均方差和标准差均较小,由此进一步证实DFT是有效的。     

基于全相位谱线插值的电力谐波检测方法研究

传统基于FFT的谐波检测方法在非同步采样或非整周期截断情况下会产生严重的频谱泄漏,为抑制频谱泄漏对谐波检测精度的影响,提出基于全相位谱线插值的电力谐波检测新方法.该方法使用全相位谱实际频点附近的三根离散谱线获得频率和幅值校正量,并利用离散全相位谱峰值谱线相位即为对应的实际频率相位的特点,无需另加校正即可实现较高的相位精度.利用全相位谱旁谱线相对于主谱线按平方衰减的特性,并结合旁瓣衰减速度快的Nuttall四项五阶余弦窗,可有效抑制基于FFT谱线插值算法相邻谐波成分的相互干扰,提高谐波检测精度.通过与三谱线插值法和全相位时移相位差法的仿真对比实验,结果表明文中提出的算法具有更好的谐波检测精度.     

基于全相位FFT三谱线校正的电网谐波与间谐波检测算法

电网谐波检测中,传统FFT算法存在的频谱泄露现象影响了检测的精度.为解决这一问题,分析和比较了全相位FFT算法与FFT算法之间的区别,将一种三谱线校正方法推广到精度更高的全相位FFT算法,并由此提出一种全相位FFT三谱线校正算法.该算法利用频谱峰值频点周围三根谱线信息构造频率偏移量修正公式,进而获得全相位FFT幅值和频率校正值,并利用全相位FFT的相位不变性直接获得信号相位.通过与FFT三谱线插值算法、全相位FFT双谱线校正算法和全相位FFT双谱线插值算法对比,结果表明该全相位算法具有更好的谐波和间谐波检测精度,并且抗白噪声能力更强.