基于船舶电网的FFT谐波检测方法

在船舶电力推进系统中,准确检测电网中各次谐波含量是十分重要的。为了进一步提高对谐波测量的准确度,本文通过改进布莱克曼窗函数,采用双峰谱线插值算法来对船舶电力系统的电量信号进行检测。通过软件对改进窗函数的参数进行数据拟合,并搭建仿真实验平台。通过对比添加不同窗函数所测量的结果,可以得出,改进的布莱克曼窗可以有效地提高对谐波检测的准确度。     

几种谐波检测加窗插值FFT算法的比较

谐波严重威胁电网的安全和经济运行,对谐波的治理,需要准确地检测出谐波的各项参数。快速傅里叶变换(FFT)这种经典的谐波检测方法存在较大误差,随着高性能窗和插值方法的应用,其精度得到了提高。本文在FFT的基础上,引入拉格朗日、埃米尔特、三次样条插值方法,并添加修正系数,通过数据分析的得出三次样条插值可很好地消除栅栏效应。在FFT加三次样条插值的基础上,添加汉宁窗、汉明窗、纳托儿窗、赖夫文森特窗、布莱克曼窗和布莱克曼-哈里斯窗对谐波进行检测,通过数据分析得到布莱克曼-哈里斯窗具有主瓣窄、旁瓣幅值抑制作用好等特点。最后提出基于三次样条加布莱克曼哈里斯窗的FFT谐波检测方法,其具有检测精度高、检测数据稳定等特点。     

基于窗函数和谱线插值理论的谐波检测方法

基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)的谐波检测方法,因其理论原理简单和易于嵌入测量系统中而得到广泛应用,但由于存在频谱泄漏和栅栏效应而造成检测准确度不高,因此对于FFT谐波检测方法的改进成为急需解决的问题。首先介绍基于窗函数理论的谐波检测方法和基于谱线插值理论的谐波检测方法,阐述了这两种方法的具体原理,分析和总结了改进方法的研究现状。然后通过仿真分析对所述的两种改进方法进行验证,并分别给出相应的结论。最后对基于窗函数和基于谱线插值理论的谐波检测方法进行总结以及对未来的研究方向进行展望。     

一种改进FFT多谱线插值谐波分析方法

针对谐波分析中加窗FFT计算存在运算量大的问题,对常用窗函数进行比较,利用莱夫-文森特(RifeVincent,RV)窗优越的频谱特性,提出一种基于4项RV(I)窗多谱线插值FFT改进算法。通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用窗函数主瓣内相邻谱线间的相位特性,以及谐波频点附近的最大值谱线、次大值谱线和较大值谱线确定频率谱线的准确位置,改进了修正谐波幅值、频率偏差的计算方法,满足谐波分析准确度要求的同时,大幅降低运算量,提高谐波分析的实时性。仿真结果表明,提出的谐波分析方法能有效克服频率波动的影响,提高谐波测量的准确度,且能有效抑制白噪声的影响。     

基于混合卷积窗三谱线插值的谐波分析方法

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)在谐波检测分析中被广泛应用,但因非同步采样和非周期截断信号,会产生频谱泄漏和栅栏效应问题,导致谐波测量出现误差。为提高谐波测量的准确度,提出用Hanning窗和Kaiser窗运用卷积运算构成一种新的混合卷积窗函数的三谱线插值FFT的谐波检测方法。仿真结果表明,所提算法与单个窗函数和其他混合卷积窗相比,具有更高的精确度,且旁瓣衰减速度更快,验证了该算法的有效性。     

基于FFT的电力谐波分析方法

快速傅里叶变换 (FFT)因原理简单、容易实现而成为电力谐波检测运用最广泛的方法.但 FFT 存在频谱 泄漏和栅栏效应,影响谐波检测的准确度.首先从加窗函数和插值算法两方面对电力谐波进行分析,通过研究余弦窗、优化窗、卷积窗和插值算法的原理进行仿真研究.研究结果表明,加窗函数与插值算法有利于提高电力谐波分析的精度,进一步验证了两种方法的有效性.最后对窗函数与插值函数进行总结,并提出下一步的研究方向.     

基于四谱线插值FFT的电网谐波检测方法

在采用快速傅里叶变换法分析电网中各次谐波时,因信号的非整周期截断和非同步采样而造成的频谱泄露会对检测结果的准确性造成影响。为了提高谐波检测的准确度,提出了一种基于四谱线插值的快速傅里叶变换算法。该算法通过对加窗信号的离散频点处幅值信息的分析,利用谐波频点附近的四根谱线进行加权运算,进一步提高了谐波幅值和相位检测的准确度。通过数据拟合,得到常用的窗函数所对应的谐波分析实用修正公式。由数值仿真分析可以看出,该算法具有更高的检测精确度。仿真及实测的结果充分验证了该算法的准确性和有效性。     

加窗插值FFT的电网谐波分析算法研究

快速傅立叶变换(FFT)在测量电力系统谐波时存在的频谱泄漏问题会产生较大误差,从而影响分析结果。加窗插值算法可以有效减小泄漏,改善谐波幅值、相位测量准确度。选择电力系统中较为常用的Hanning窗和Blackman-Harris窗插值法,通过仿真对算法的精度和复杂性进行比较分析,对算法进行了进一步修正,使得谐波分析结果与实际情况更为接近。     

基于加汉宁窗的FFT高精度谐波检测改进算法

大量非线性元件的应用导致电网谐波问题愈发严重,快速傅立叶变换（FFT）在非同步采样条件下难以实现谐波的精确检测,通过加窗插值可以改善FFT算法的准确度。根据信号加Hanning窗离散频谱的衰减特性,提出一种高精度改进算法。该算法通过对加窗信号的离散频谱序列进行特定的多项式变换,进一步减轻各次谐波频谱之间的互相干扰,继而应用插值运算推导出各次谐波频率、幅值和相位的高精度校正公式。对该算法与Hanning窗和Blackman-Harris窗插值FFT算法进行Matlab仿真对比,验证了该算法具有更高的分析精度。对电容器谐波电流的实验研究进一步证明了改进算法的有效性。     

基于Nuttall窗插值算法FFT的虚拟电力谐波测量系统设计

为了提高虚拟仪器测量电力系统谐波的准确度,研究了加窗FFT插值算法的原理,对比分析了几种重要窗函数的频谱特性,提出了将Nuttall窗插值FFT算法引入LabVIEW平台的方案,推导了Nuttall窗插值FFT简单易用的多项式修正公式,给出了算法的具体程序,并进行了仿真和实验验证,结果表明,基于LabVIEW的Nuttall窗插值FFT电力谐波测量算法准确度高、实现方便且开发周期短,能快速地在普通计算机上完成高准确度的谐波分析。     

一种基于小波包变换的电力谐波检测方法

由于非线性负载用电的不断增加,造成大量谐波返灌电网产生电能污染和计量不公等问题,然而传统的快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT）检测方法由于自身技术的限制,难以满足目前谐波检测对精确性的要求。结合电力谐波特点,分析小波变换与傅里叶变换原理,提出了一种小波包与FFT相结合并采用加窗双谱线插值的电力谐波检测方法,研究了不同窗函数的特性,并且通过加入不同的窗函数来检测谐波,得出针对电力谐波检测最优的窗函数。仿真实验验证了该方法对谐波在时域和频域上都有很好的测量效果,为谐波电能表电力谐波检测方法及信号截取窗函数选取提供重要参考。     

介损在线监测的3种改进谐波分析法的分析

谐波分析法用于介损在线测量时,由于系统频率波动,难以满足理想的同步采样,从而产生泄漏误差影响基波相角测量的准确度。为减小泄漏误差,提高介损测量准确度,通过加窗插值,修正理想采样频率和采取偏移频率补偿对原算法进行了改进。理论推导和仿真结果都验证了改进方法的有效性。     

电能质量分析仪谐波测量频谱分析长度检测

提出了一种电能质量分析仪谐波测量频谱分析长度的检测方案.根据国家标准对谐波测量的要求和谐波分析的软硬件原理得出通过检测频率分辨率达到检测目的的方法,这需要检测仪器是否采用谐波子组测量和矩形加权窗函数.文中根据分组的原理得出子组测量的检测方法;根据傅里叶变换、频谱泄露和栅栏效应的原理得出频率分辨率的检测方法;根据加窗函数减少频谱泄露的原理,通过公式推导和Matlab计算得出检测加窗算法的方法.综合以上实现电能质量分析仪频谱分析长度的检测.并通过大量的实验验证了该检测方法的正确性和检测方案的可行性.     

基于一种三谱线插值的间谐波分析方法

电力系统中的间谐波除了具有普通谐波的危害之外,还会影响谐波补偿装置,导致其失效乃至损坏。因此,如何准确测量间谐波参数成为越来越被关注的问题。常用的谐波检测方法 FFT由于难以做到同步采样,会存在频谱泄漏和栅栏效应,使得谐波和间谐波测量结果出现误差,所以用加窗插值对FFT算法进行改进。传统的双谱线插值采用两根谱线信息进行修正,为了进一步提高精度,提出了利用三根谱线信息修正的方法,选取了三类四项余弦组合窗进行仿真验证,在被测信号含有噪声的情况下,对三类窗函数检测间谐波能力进行了分析,并与传统的双谱线插值进行了对比,验证了三谱线插值算法的准确性。     

一种非整周期采样的高精度FFT电压闪变算法

根据传统IEC闪变测量原理,考虑谐波和电网频率可能造成的误差,提出了一种针对非整周期采样的高精度的闪变计算方法.算法核心是对非整周期采样的电网电压波形加布莱克曼窗进行实序列FFT,然后进行双谱线插值修正计算结果,对得到的调幅波信号加权得到瞬时闪变视感度.加窗可以减轻频谱的泄露,插值可以对结果进行补偿,实序列FFT可以提...     

基于三谱线插值FFT的电力谐波分析算法

快速傅里叶变换在非同步采样和数据非整数周期截断的情况下存在较大的误差,无法得到准确的谐波参数。为此,文章提出一种改进的加窗插值傅里叶变换算法进行电力谐波检测。该算法通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用谐波频点附近的3根离散频谱的幅值确定谐波谱线的准确位置,进而得到谐波的幅值、频率及相位。推导的三谱线插值修正算法能够进一步提高谐波分析的准确性。基于该算法,通过多项式拟合的方式,得出了一些典型窗函数的谐波分析实用修正公式。通过仿真,验证了相比目前常用的双谱线插值修正算法,该算法在加相同窗函数情况下具有更高的计算准确度,从而验证了该算法的有效与实用。     

基于Blackman自乘-卷积窗的FFT谐波检测算法

电网中存在的大量谐波严重影响着电力系统的安全稳定运行,快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法被广泛应用于电网谐波的检测,由于存在频谱泄漏和栅栏效应导致谐波参数检测的误差较大,通过加窗函数和插值算法可以提高FFT算法的精度。对窗函数进行自乘和卷积运算可以改善旁瓣性能,以Blackman窗作为母窗,进行自乘和卷积运算,提出了Blackman自乘-卷积窗,该窗函数具有较优的主瓣和旁瓣性能。结合三谱线插值算法,推导出频率、幅值、相位的插值修正公式。采用Blackman自乘-卷积窗和其他余弦窗对含弱幅值信号的复杂信号进行对比仿真,验证了Blackman自乘-卷积窗三谱线插值算法在检测弱幅值信号时依然具有很高的精度,对含白噪声的信号进行仿真,验证了该算法对谐波信号参数检测的相对误差较小,抗干扰能力强。     

一种改进的频谱修正法

针对信号快速傅里叶变换中非整周期截断采样而造成的频谱泄露问题,提出了一种基于平顶自卷积窗的相位差校正方法。首先利用平顶自卷积窗对信号进行加权以抑制频谱泄露,其次利用相位差校正法得到频率和相位的计算公式,最后通过反推法得到对幅值修正的多项式公式。将使用汉宁窗、布莱克曼窗、布莱克曼 哈里斯窗的相位差校正法与本文提出的方法进行了对比分析,仿真结果表明加平顶自卷积窗的方法对信号参数估计准确度更高。     

基于改进双曲S变换的电能质量检测

正对双曲S变换(Hyperbolic S transform,HST)的窗函数进行了改进,提出了改进HS变换扰动检测方法,分析了窗函数的参数变化对改进HS变换的影响。通过对含有谐波和间谐波的信号分别进行HS变换和改进HS变换比较,证明了该方法具有更好的分辨率和抗噪性能。利用改进HS变换分别对电压暂升、中断,电压波动,暂态振荡以及谐波加中断信号进行分析,仿真结果表明所提出的方法具有很好的抗噪性和暂态定位能力,适合对多种电能质量扰动信号的分析。     

一种混合卷积窗及其在谐波分析中的应用

电力系统稳态信号非同步采样时,利用离散傅里叶变换分析谐波会使各频率成分产生频谱泄漏,增大了谐波参数的测量误差。为进一步抑制频谱泄漏,提高谐波测量的准确度,提出一种由矩形窗和余弦窗经过卷积运算得到的混合卷积窗。定义L阶混合卷积窗并分析了这种新型窗的主瓣宽度和衰减速率。与经典窗函数比较,新型窗具有更高的旁瓣衰减速率,大大减小了频谱泄漏的影响。将所提新型窗应用于谐波分析,推导了基于L阶混合卷积窗的谐波插值算法。仿真结果表明,混合卷积窗具有优良的频谱泄漏抑制性能,能有效地降低各谐波成分间的相互干扰。即使在噪声条件下,本方法的优势也比较明显,适用于电力系统谐波的高准确度测量。