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.     

电力系统谐波检测技术及DSP实现

谐波检测技术是解决电力系统谐波污染的重要途径.本文介绍了电力系统谐波检测的一般技术,综述了这些方法的原理、性能;提出了基于FFT和瞬时无功功率理论的两种最新检测方法的DSP芯片实现方式;最后对电力系统谐波检测方法的未来发展作了展望.     

基于多项加窗插值FFT的谐波相量算法分析

大量电力电子设备应用于电力系统中时,会产生大量的谐波,谐波对电力系统的稳定有很大的危害.在对电网中的谐波进行分析时,采样与基波信号的频率同步和整周期截断是很难得到实现的,因此在采用快速傅里叶变换算法(FFT)时必然会造成频谱泄露和栅栏效应.研究表明,对FFT算法进行加窗可以减小频谱泄露和栅栏效应.根据分布式电能质量在线监测系统的需要,对比分析了加六项余弦窗、加八项余弦窗与加十项余弦窗的双谱线插值FFT算法,并推导算法和Matlab仿真,验证了加十项余弦窗的插值FFT算法具有更高的计算精度.     

基于FPGA的电力系统谐波检测研究

介绍了FPGA的特点,阐述了电力系统谐波的相关概念和产生原理,分析了电力系统谐波的危害。在谐波检测中,由于FFT运算量大,对精度和速度要求很大,探讨了应用FPGA实现FFT信号处理的方法。     

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.     

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.     

电力系统的谐波分析与测量

电力系统谐波污染日益严重,由于谐波的危害,已严重影响到电力系统的正常运行,为了维护电力系统的正常安全运行,分析和测量谐波势在必行。采用谐波分析仪对各种负荷产生的谐波进行测量、分析,目前大多数谐波分析仪都采用快速傅里叶变换FFT算法。     

基于DFT滤波器组检测间谐波参数新方法

在多抽样率数字信号处理技术的基础上,研究了一种利用离散傅立叶变换(DFT)滤波器组来检测系统间谐波的方法.该方法可在时域和频域内检测间谐波成分,对于长时间观测谐波比较理想,并且有效克服了加窗FFT算法的缺点和不足.     

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.     

量化噪声对插值fast Fourier transform谐波估计的影响

插值fast Fourier transform(FFT)算法是对谐波频率、幅度和相位三参数进行精确估计的常见方法.信号中的噪声无疑会影响插值FFT算法的谐波估计结果.有文献讨论过信号中的白噪声对插值FFT算法谐波估计结果的影响,尚没有文献讨论过A/D(analog-to-digital)量化噪声对插值FFT算法谐波估计结果的影响.本文首先对插值FFT谐波估计算法做了简单介绍,接着对A/D量化噪声的特点进行了分析研究.在此基础上,仔细研究了量化噪声对插值FFT谐波估计方法的影响程度——给出了计算模型、进行了大量仿真计算、得出了量化噪声对谐波频率、幅度和相位3参数估计结果影响程度的结论.相信所得结论对电路设计中的A/D器件、信号调理器件等的选型有指导意义.     

一种基于FPGA+ARM的高速电力谐波检测仪硬件的设计与实现

介绍了一种结合FPGA硬逻辑的高速数据处理能力和ARM的高效数字功能扩展能力,实现实时高速电力谐波检测的"FPGA+ARM"硬件新构架.这种新架构采用复用逻辑及流水线技术在FleA上实现了A/D采样控制、加窗、FFT及模平方等运算.采用uClinux为操作平台在ARM处理器完成对FPGA的现场配置、数据通信处理及人机交互接口等功能.实际应用表明,这种架构可较好地解决电力谐波检测中的"实时性与精确度的矛盾".     

基于FPGA的三相电基本参数测量系统设计

以全相位FFT为理论基础,将SOPC技术应用到电力系统电网参数测量系统中,充分利用FPGA的硬件高速并行运算能力,并移植UCGUI界面系统,将测量结果显示在LCD上,设计了一个基于现场可编程门阵列(FPGA)的三相电频率、相位差、幅值3个基本参数的测量系统,实现了数字化三相电基本参数的测量.     

基于FPGA的数字幅频均衡器的设计

本系统利用FFT快速傅里叶变换技术,完成20Hz～20kHz信号从时域到频域的变换.系统采用FPGA＋MSP430单片机的双核协同工作方式;其中,FPGA作为核心处理器完成FFT快速傅里叶变换,包括各个频点的峰值取样及幅频均衡和处理后的信号重建;而超低功耗单片机MSP430作为协处理器提供友好的人机显示界面,两个处理器能够相互结合工作,各发挥其优点,因此较出色地完成了数字幅频均衡功能.经调试并实测,效果良好.     

基于ARM+FPGA的电能质量分析仪设计

对电网电能质量的准确测量和合理分析是对电网进行治理和补偿的基础,也是解决电能质量问题的关键。设计一种基于FFT算法的电能质量分析仪,以ARM+FPGA为核心的硬件平台,采用软、硬件协同设计,使系统便于调试与修改。该系统体积小、功耗低。通过对某低压逆变系统输出电压波形与谐波测量,结果表明,该系统能快速、高精度、高可靠性地检测和分析电能质量。     

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DSP的电网监控系统

提出了一种基于DSP芯片TMS320F240的新型电网监控系统,该系统能同时完成对三相电压和三相电流的检测,消除了电压和电流相位差的测量误差;给出了相关监控的基本原理和设计思路,并对该系统的硬件结构和软件设计中的关键部分进行了讨论.插值FFT算法的引入使该系统的测量精度进一步提高.实际应用表明,该系统能较好地完成对电网的监控.