基于Kaiser窗的相位差校正及tanδ测量应用

基本窗函数和广义余弦窗函数对信号加权可减轻非同步采样和非整周期截断对介质损耗因数tanδ测量的影响,但其效果受到窗函数固定旁瓣性能的制约.本文通过分析Kaiser窗函数的主瓣与旁瓣衰减比重可自由选择的特性,提出了基于Kaiser窗的相位差校正的tanδ测量方法,推导了tanδ的计算式,并介绍了基于该算法的测量系统的硬件实现方案.仿真和试验结果表明,Kaiser窗函数抑制频谱泄漏效果好,基于Kaiser窗的相位差校正方法克服了谐波干扰、基波频率波动及白噪声对tanδ测量的影响,且设计实现灵活,测量结果精确、稳定,可用于tanδ的离线测量与在线监测.     

基于Rife-Vincent窗频谱校正的介损因数测量

为减轻非同步采样和数据截断产生频谱泄漏和栅栏效应对介质损耗因数tanδ测量的影响,可选用旁瓣峰值电平小、且渐近衰减速率大的窗函数对信号加权处理.本文分析了Rife-Vincent窗的旁瓣特性,提出了基于Rife-Vincent窗频谱校正的tanδ测量方法,运用多项式拟合求出了计算简单、实用的校正公式,推导了介质损耗角及tanδ的计算式,并设计了基于AD73360L+ADSP-BF531+PIC32MX460F512L架构的介质损耗因数测量系统.仿真和实测结果表明,Rife-Vincent窗函数可有效抑制频谱泄漏,基于Rife-Vincent窗的频谱校正方法克服了谐波畸变干扰、电网频率波动、采样时长变化及白噪声对tanδ测量的影响,且设计实现简单,测量结果精确、稳定.介质损耗因数测量系统的应用实践证明了本文方法的正确性.     

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.     

110kV电容式电压互感器上节电容的介质损耗因数实验研究

介质损耗因数tanδ的大小反映绝缘介质的绝缘状况.电容式电压互感器tanδ的测量对保证其安全运行有着重要的意义.本文模拟不同的外界污染环境,并在每种污染环境下,选择不同的实验电压,采用正、反两种接线方法对110kV电容式电压互感器上节电容器的tanδ值进行实测.结果发现:正接线时,tanδ随着电压的升高而降低;反接线时,tanδ随着实验电压的升高,基本保持不变.对此进行了理论分析,提出了提高tanδ现场测量精度的测量方法和在现场测试过程中的注意事项.     

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。     

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.     

基于变压器套管电容芯子温度与介质损耗因数非线性关系的一种迭代算法

高压套管作为变压器重要的附件,研究套管的温度分布是保证其安全可靠运行的关键。以220 k V油纸电容式变压器套管为研究对象,基于电容芯子温度与介质损耗因数(tanδ)的非线性关系提出了一种温度的迭代算法。首先固定tanδ,计算电容芯子的介质损耗;再与其他热源加载到温度场分析中,得到套管初始的温度分布,根据公式对不同温度对应单元的tanδ修正,重新计算介质损耗,再求解温度场,直至相邻计算步之间对应节点温度的相对误差小于0. 01。结果表明在不同环境温度下,采用迭代算法与直接计算的结果进行对比,电容芯子上的最大温差都非常小;在进行套管温度计算时,不必考虑温度与tanδ的非线性关系。研究对于电容式套管温度场的精确计算和tanδ非线性变化的问题具有一定指导意义。     

变间隙不接触三电极薄膜材料介电参数的测量

利用自行研制的高精度变间隙不接触三电极系统，研究了在薄膜材料（厚度小于30μm）相对电容率（εr）和介质损耗角正切（tanδ）测量中的相关技术问题，包括试样厚度测量的准确度，薄膜多层总厚度的合理选择，试样与电极间预留空气间隙的大小等．此外，还对两种不接触电极方法（变间隙法和变电容法）作了比较，分析了各自的优缺点及适用范围．研究结果表明，空气介质的变间隙不接触电极方法可成功应用于板材和薄膜试样εr和tanδ的测量，εr的测量值误差可控制在5％以内，tanδ可测到10^-5数量级．     

改进Rife-Vincent(Ι)窗的FFT介质损耗角测量

非同步采样信号后，利用快速傅里叶变换（FFT）对信号处理时会出现频谱泄漏，导致FFT介质损耗角测量精度不高.为了提高介质损耗角测量精度，通过Rife-Vincent(Ι)窗的自乘运算构造出一种新的余弦窗，并设计了基于改进Rife-Vincent(Ι)窗的FFT介质损耗角测量方法.新窗函数比传统窗函数具有更好的旁瓣特性，可以提升频谱泄漏的抑制效果.仿真实验结果表明，加Rife-Vincent(Ι)自乘窗方法比加Hanning窗、加Blackman窗方法的介质损耗角测量精度更高.     

PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷锰掺杂改性研究

作者采用传统的电子陶瓷工艺制备了PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷,考察了锰掺杂对材料的微结构及压电性能的影响.实验结果表明,在较宽的锰掺加量范围内,样品都可以得到完全的钙钛矿相结构,适量的锰掺杂不仅可以优化材料的压电性能,而且可以改善体系的温度稳定性能.同时,锰掺杂使PSN-PZN-PZT陶瓷的损耗tanδ降低,机械品质因数Qm增高,当掺杂量为0.5wt%时压电陶瓷具有最好的综合机电性能d33=313pC/N,kp=0.52,Qm=1466,tanδ=0.40%,有望在超声马达中获得应用.     

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。     

FPGA实现高速加窗复数FFT处理器的研究

研究采用FPGA设计高速专用FFT处理器的实现方法，使处理器能对复数数据顺序进行加窗、FFT及模平方运算．本设计具有4个特点：设计实现了只用一个运算单元进行以上3种运算的方案，有效地节省了逻辑资源；采用流水方式提高了系统的处理速度，使通信、计算、存储等操作协调一致；采用块浮点算法使系统兼有定点运算速度高与浮点运算精度高的特点；采用TMS存储模式，降低了对外围电路的速度要求．该设计方法可以广泛应用于高速数字信号处理领域．     

采用加窗插值 FFT 与逐幅谐波消去法的无刷励磁机正常运行谐波分析

采用加窗插值FFT和逐幅谐波消去法分析了11相无刷励磁机正常稳态运行的谐波问题,给出了负载电压、相绕组电压电流的直流分量、基波和25次以下的谐波计算的精确结果,为该电机的设计、应用、状态检测和保护提供谐波分析方面的依据.     

锂和锰掺杂PMN-PMN-PZT陶瓷电性能的研究

采用传统陶瓷工艺制备了不同Li2CO3和MnO2掺杂的PMN-PMN-PZT四元系压电陶瓷.用XRD技术分析了陶瓷的相结构,研究了不同Li2CO3和MnO2添加量对陶瓷的机械品质因数Qm、机电耦合系数Kp、压电常数d33以及介电损耗tanδ的影响.结果表明,在840℃预烧、1 000℃烧结下,当Li2CO3质量分数为0.1%、MnO2质量分数为0.2%时,陶瓷具有优良的电性能.其主要性能参数为:Kp=0.58,Qm=1 702,d33=268pC/N,r=1.91Ω,tanδ=0.005 2,该材料可作为大功率压电变压器的候选材料.     

FT谱上频率的位置对加窗泄漏影响的研究

通过固定观察点而让主频率移动的方法，研究了单一频率成分的波形在加矩形窗函数时FFT(Fast Fourier Transformation)谱泄漏的机理和主频率在FFT谱上的不同位置对泄漏产生影响的一般规律，导出了计算幅值、频率和相位精确值的公式。算例结果表明，该计算公式正确。     

高介电常数低损耗SrTiO_3介质陶瓷

报告了重量比为57.5% SrTiO_3-31.5% PbTiO_3-6.7% Bi_2O_3-3.3% TiO_2-0.1% MnO_2-0.5% MgO-0.3% Nb_2O_5-0.1%SiO_2介质陶瓷的制备工艺和介电性质,给出了介电常数ε和介质损耗tanδ随烧成温度T的变化规律,描述了ε和tanδ的温度特性和频率特性.介电测量表明,此种介质陶瓷是制造大电容量、低介质损耗高压陶瓷电容器的优良材料.     

低介电高频覆铜板及 半固化片基材研制与开发

随着信息化科学技术的发展，为适应数字化产品对高频特性的技术要求，对CCL基础材料行业提出更高的技术要求.如何科学合理地选用、配伍改性PCB基板材料具有低ε、低tanδ性，并且使ε和tanδ在空气中受温度、湿度影响又小，层压覆铜板又具有良好的电气性能和机械性能，是本课题着重讨论和研究的主要问题.     

FFT谱上频率的位置对加窗泄漏影响的研究

通过固定观察点而让主频率移动的方法，研究了单一频率成分的波形在加矩形窗函数时FFT（Fast Fourier Transformation)谱泄漏的机理和主频率在FFT谱上的不同位置对泄漏产生影响的一般规律，导出了计算幅值、频率和相位精确值的公式，算例结果表明，该计算公式正确。     

电压型变频调速系统滤波电容介质损耗因数的监测

根据介质损耗因数对电容器进行故障诊断时需要准确提取同频率电压和电流信号的相位信息,而对于电压型变频调速系统而言,由于整流器及逆变电路会使直流侧滤波电容器外加电压、电流波形发生畸变,导致相位信息提取难度加大。为此,本文在同步采集滤波电容端电压和电流的基础上,使用加海明窗插值FFT算法计算电压、电流给定频率分量的相位,进而得出介质损耗因数。仿真分析及实验结果表明,所提出的监测方法具有较高的精确度以及较强的抗干扰能力。