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。     

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。     

基于神经网络的电力系统谐波测量方法研究

提出了一种新的基于三角基函数神经网络的电力系统谐波测量方法,给出了该神经网络算法的收敛定理,并采用加窗插值算法修正基波频率的准确度．该方法不需要同步采样和整周期截断,可一次性获得电力系统基波及各次谐波的频率、幅值和相位．计算机仿真结果表明,该方法计算精度高,计算量小,收敛速度快．     

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.     

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.     

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.     

采用BP神经网络的基波高精度检测方法

提出一种基于BP(Back Propagation)神经网络的电网基波频率和幅值的高精度检测方法。正弦信号过零点两侧对称两点连线与时间轴的交点和频率满足单调关系,但并非严格的线性关系,而且与幅值无关,据此用BP神经网络建立该交点与频率的映射关系,并提出了对称点优化选取方法。仿真表明,提出的算法对频率的检测精度达到10-4,幅值的检测精度高达10-5,远远高于普通傅里叶变换(Fast Fourier Transfromation, FFT)算法和FFT加Hanning窗算法;随机噪声和谐波对该方法测量精度的影响很小,具有较强的抗干扰能力。     

振动信号非整周期谐波分析的验证与改进

旋转机械轴系振动信号是以转速为基波的周期信号。传统旋转机械振动分析以转速作为基准,通过锁相倍频的方式对振动信号进行整周期采样及谐波分析。但是由于转速的变化,采样周期与转速周期不可避免的偏差,带来的采样误差严重地影响了数据分析的精度。本文对非整周期采样算法进行了试验验证,并加以改进和完善。将改进后的非整周期采样谐波分析法应用于旋转机械的振动信号数据采集及分析上,可以突破整周期采样的局限性,使谐波分析结果达到较高的相位和幅值精度。     

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。     

一种改进型加Kaiser窗电力谐波检测方法

为解决FFT高精度谐波分析中插值函数结构复杂,难于直接计算的问题,采用一种用分段三次样条函数拟合插值函数的方法.构造出凯塞窗与三谱线插值相结合插值函数的快速计算公式,该公式结构简单、程序易于实现、分段点处连续、且拟合精度高,能大幅度提高插值FFT算法的运算速度,分析了该方法在实际应用中的可行性,通过分段三次样条曲线拟合和其他拟合方法的相位相对误差和幅值相对误差进行了详细比较.研究结果表明:分段三次样条拟合方法有效的提高了电力系统谐波分析精度.     

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.     

基于SRFFT算法的快速小波变换谐波检测法

为快速准确的提取谐波分量及克服传统的FFT方法无时域局部性的缺点,提出一种基于复序列加窗插值分裂基快速傅里叶变换算法(SRFFT)的快速小波变换谐波检测法,以便准确快速的提取谐波.该方法采用凯瑟窗函数作为窗函数,通过改变β值和采样点数在主瓣宽度与旁瓣衰减之间进行选择;运用SRFFT算法、Mallat算法以及离散小波变换(DWT)算法对信号进行快速分解及重建.模拟分析结果表明,该方法运算精度很高,可以快速准确的提取谐波信号参数.     

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。     

加窗加权插值离散傅里叶变换在波长扫描干涉仪中的应用

针对现有的波长扫描干涉仪在采样范围内信号周期数较少时含有比较严重的信号频谱泄漏,导致较大的恢复误差的问题,提出一种基于加窗加权插值离散傅里叶变换(DFT)的频率估计的光程差恢复算法,该算法在信号采样长度为2～3个周期时仍能很好地抑制频谱泄漏．仿真结果显示：当周期数较少时,该算法恢复精度相比于现有的傅里叶变换相位斜率法有很大提高．对平面镜及单刻线标准样板的测量实验显示：加窗加权插值离散傅里叶变换算法达到约10 nm的恢复精度,进一步验证了该算法在波长扫描干涉仪的光程差恢复中有很好的应用价值．     

基于加窗插值FFT的电力谐波检测算法研究

通过分析比较常用的谐波检测方法,根据电力谐波信号的特点,提出了布莱克曼窗与双峰插值相结合的算法,并推导出频率和幅值的修正计算公式,从而进一步降低了泄漏和噪声干扰,提高了计算频率和幅值的准确度.仿真结果验证了算法的正确性与有效性.