基于小波去噪和扩展Prony算法的谐波检测

运用扩展Prony算法对电力系统中含谐波、间谐波信号进行检测,通常实际信号中叠加有随机噪声;由于Prony算法对噪声敏感,采用小波软阈值法对信号进行去噪预处理,保留信号的特征信息,计算结果表明,采用小波软阈值法对信号进行预处理,有利于提高扩展Prony算法对谐波和间谐波信号提取的精确性.     

基于递推阻尼最小二乘法的电力系统频率跟踪

最小二乘法是一种广泛的系统辨识和参数辨识方法,适于离线辨识,在线辨识参数时有其局限性。基于传统的最小二乘法,提出一种带有遗忘因子的有限数据窗口和自适应阻尼因子的递推阻尼最小二乘参数辨识算法。针对电力系统信号为理想信号、含有谐波及噪声和电力系统频率瞬间发生跳变的情况,分别做了仿真。仿真结果验证了该方法的鲁棒性、快速性和准确性,且算法效果优于其他方法。     

基于ICA的多通道低频振荡模式识别方法

针对电力系统中多通道低频振荡模式辨识过程中计算复杂、辨识精度不高等问题,提出将独立分量算法（Independent Component Algorithm, ICA）引入低频振荡多通道信号分离中,结合Prony法实现对低频振荡的模式辨识。首先将待处理的多通道信号利用ICA算法进行分离（噪声可视作某一通道信号进行分离）预处理,进而利用Prony法对分离后的信号进行模式辨识。结果表明：利用ICA+Prony法进行多通道信号进行低频振荡模式辨识时,具备较好的抗噪性,辨识结果更加接近于理论值,相对误差均小于4%,且能够解决直接Prony方法在多通道信号辨识时的模式遗漏问题。在多通道背景下,该方法可以较大程度的保留原始信号特征,克服Prony方法的缺陷,提高多通道低频振荡模式辨识精度与准确度,更加能够满足实际电网应用需求。     

基于高阶累计量 Root-MUSIC 法和 Prony 法的轧辊偏心谐波参数估计

针对轧辊偏心信号是混杂在各种随机干扰中含有多次谐波的复杂高频周期信号,以及FFT （Fast Fourier Transform）法对轧辊偏心信号分析的局限性,研究了一种基于四阶累积量的Root-MUSIC（Multiple Signal Classification）法和Prony法相结合的轧辊偏心信号估计新方法。利用基于四阶累积量的Root-MUSIC法准确估计出偏心谐波的频率及谐波的个数,同时由Root-MUSIC求得的根直接使用Prony方法估计出偏心信号的各次谐波幅值和相位。仿真结果和实验结果也验证了结合方法的可行性和有效性,在信噪比较低的情况下仍具有较高的频谱分辨率和估计精度,能准确地同时估计出偏心谐波的频率、幅值及相位,尤其在频率分辨率和抗噪声上具有FFT法无法比拟的优越性。     

基于稀疏迭代协方差矩阵的谐波参数快速估计方法

针对稀疏迭代协方差估计(sparse iterative covariance-based estimation, SPICE)方法功率谱估计精度较低和计算复杂度较高的局限性,提出了一种基于稀疏迭代协方差矩阵的谐波信号功率谱和频率参数的快速估计方法。该方法主要结合渐近最小方差准则和快速傅里叶变换,对功率谱参数进行快速迭代校正估计。首先,使用SPICE算法得到功率谱和频率参数的初估计。然后,通过渐近最小方差准则得到功率谱参数的迭代校正表达式。最后,利用功率谱迭代校正式获得谐波信号的功率谱和频率参数的估计。为提高算法的计算效率,利用观测数据协方差矩阵的Toeplitz结构和导向矢量的指数形式,对协方差矩阵进行(Gohberg-Semencul, G-S)分解,通过快速傅里叶变换对协方差矩阵求逆和矩阵与向量相乘部分进行求解,从而使参数估计的计算时间大大减少。仿真实验表明,验证了所提算法对谐波功率谱和频率参数具有较高的估计精度,并且计算复杂度较低。      

多族谐波信号估计的子空间匹配投影算法

该文根据子空间匹配投影分解算法,将信号自适应地分解在谐波子空间上,得到一种多族谐波信号参数估计的方法。这种方法利用插值FFT算法和谐波参数的先验信息,能分离基频或谐波频率结构较为紧密的不同族谐波分量,谐波频率估计精度高。仿真表明,这种新方法能准确地估计基频频率、谐波频率和阶数,对随机相位抖动也不敏感;用于分析实船噪声也准确反映了船舶辐射噪声功率谱的线谱规律和特点,较好地揭示了船舶的螺旋桨现场实际运行状况,是一种很有价值的多谐波参数估计方法。     

微弱动不平衡信号的谐波小波包提取

在刚性转子动平衡修正中,对有效的振动信号进行检测和提取是直接关系到后期计算与动平衡修正效果好坏的最关键的一个环节,谐波小波具有良好的盒形谱特性、存在明确的函数表达式、时域定位准确和算法实现简单等优点,而在谐波小波的基础上实现的谐波小波包算法既拥有谐波小波的优点,并且还能对分析频段进行任意的划分,以便提取和分析更加细致的信息,通过模拟给出了采样信号,并使用谐波小波包算法对采样信号进行滤波处理,有效地滤除了干扰信号,最终成功地提取到了目标振动信号。     

基于感应电机电流谐波频谱分析的无速度传感器的速度辨识

基于电流谐波频谱分析的无速度传感器速度辨识方法提高了速度辨识性能,尤其是在低频情况下,这种速度辨识方法优点更为突出。由转子斜槽和转子偏心率产生的谐波和速度信息相关,此信号可以通过数字信号处理获得。这些谐波存在于任何非零转速情况下,且与随时间变化的参数(如定子绕组电阻)无关。频谱估计可以对决定转子速度的多个电流谐波进行分析,这与滤波分析方法或快速傅里叶变化的方法相比可以使速度检测对噪音不敏感、检测精度更高。在线的初始化程序可以求出槽谐波计算所需的电机的特定参数。实验证明在频率低于1 Hz时,此速度辨识方法仍可以为参数调整或为磁场定向驱动的无传感器的磁链观测器提供鲁棒的、参数独立的速度信息,此外这种算法的性能在宽范围的变频和整个负载状态下均已做了验证。     

一种可用于声目标特征提取的超分辨率混合谱估计算法

本文研究了一种估计有色噪声中多组谐波信号参数的去耦参数估计算法。其中提出了一种基于FFT的谐波组迭代清除算法来估计谐波信号的参数,并根据谐波图的值来确定谐波信号的个数。该算法不仅计算简单并可获得较高的频率分辩率,而且对信号模型具有较强的鲁棒性。     

一种新的电力系统频率测量算法

该文研究了一种新的电力系统频率测量的新算法,利用正弦信号的频率特性,对含有谐波、噪声、直流干扰下的电力系统频率信号进行多重自相关运算,得到原始信号的自相关函数,对自相关函数求导,根据极值解析运算原理测量基波信号频率。分析了各个因素对该文算法精度的影响,给出了仿真结果,理论和实验结果表明该文算法有效地提取电力信号的基波频率,对谐波、噪声及直流电平干扰具有很强的抑制能力。算法简单,物理意义明确,具有一定的实用价值。     

Advanced spectrum estimation methods for signal analysis in power electronics

Modern frequency power converters generate a wide spectrum of harmonic components. Large converters systems can also generate noncharacteristic harmonics and interharmonics. Standard tools of harmonic analysis based on the Fourier transform assume that only harmonics are present and the periodicity intervals are fixed, while periodicity intervals in the presence of interharmonics are variable and very long. A novel approach to harmonic and interharmonic analysis, based on the "subspace" methods, is proposed. Min-norm harmonic retrieval method is an example of high-resolution eigenstructure-based methods. The Prony method as applied for signal analysis was also tested for this purpose. Both high-resolution methods do not show the disadvantages of the traditional tools and allow exact estimation of the interharmonics frequencies. To investigate the methods several experiments were performed using simulated signals, current waveforms at the output of a simulated frequency converter, and current waveforms at the output of an industrial frequency converter. For comparison, similar experiments were repeated using the fast Fourier transform (FFT). The comparison proved the superiority of the new methods. However, their computation is much more complex than FFT.     

基于几何绕射模型的多频带信号融合新方法

多频带雷达信号融合处理利用从不同频段获取的目标在一维谱域呈稀疏分布的雷达观测数据,通过信号级相干融合来提高目标散射中心参数估计精度和一维距离像的分辨能力。传统谱估计类融合方法的性能都受限于模型阶数估计。而多频带的稀疏分布,破坏了观测系统矩阵的互相干性度量,从而使得基追踪（基于l1范数的稀疏表示）方法的全局最优解可能并不等于信号的真实稀疏表示。本文在GTD散射模型的基础上,提出了一种基于稀疏贝叶斯学习的融合方法,既避免了阶数估计,又克服了基追踪方法的缺陷。实验结果也表明了此方法的优越性。      

配电网电能质量监控系统研究

电能质量(PQ)因为不同的PQ信号产生了多种分析技术,使得整合多种电能质量监控难度较大。为了解决这个问题,利用prony的PQ分析建立电能质量监控系统,可便捷地分析和检测各类PQ干扰,如基频偏差、谐波、相间谐波、电压波动以及PQ事件。目前,该监控系统已在南方电网中实施应用。     

稀疏子带的多频段雷达信号融合超分辨距离成像

多频段雷达信号融合是提高目标距离分辨率的一种有效方法,在稀疏子带观测条件下,由于信号频带稀疏,传统的相位补偿和融合成像方法难以应用,为此本文在线性调频信号体制下,基于修正的多重信号选择(MUSIC)算法提出了一种新的参数化融合成像方法.该方法首先对信号离散序列进行均匀采样处理,然后对多个频带的雷达信号统一建模,将相位补偿参数与目标散射中心参数一起估计,理论分析和仿真结果表明该方法能够有效融合多频段的雷达观测信号,改善目标一维距离像的分辨率.     

基于偶次谐波吸收率函数复现方法

TDLAS中波长调制光谱具有灵敏度高、信噪比高的优点,然而由于其无法有效得到绝对吸收率函数一般需要采用二次谐波峰值结合标定实验确定待测气体参数。考虑到这一问题,本文基于波长调制光谱策略,在时域上对经过高频调制的激光透过率函数于谱线中心频率处进行泰勒级数展开,在此基础上得到谐波表达式由透过率及其导数和频率调制幅度等组成,通过分析各次谐波间的关系特征建立了一种基于偶次谐波信号的吸收率函数高精度复现方法。随后采用CO2分子6976.203 cm^-1谱线对该方法进行了数值模拟和实验验证,并将实验结果与传统直接吸收法测得的吸收率函数进行对比。模拟和实验结果表明:波长调制光谱中偶次谐波信号可复现TDLAS核心参数—吸收率函数,其测量精度随着所采用谐波阶次的增加而提高,预期可为谱线参数高精度标定、复杂工业现场中痕量气体浓度监测提供新的测量方法。     

一种宽带谐波雷达接收前端的设计

谐波雷达是一种对非线性目标进行探测和识别的系统。为了提高系统抗复杂电磁环境的能力,本文根据可变频发射谐波雷达探测系统的技术需求,提出了一种宽带谐波接收前端的设计方案。对涉及的合成扫频信号发生、基波抑制、镜像频率抑制、大动态范围宽带接收以及低噪声等关键技术进行了分析,提出了解决方案,对接收前端的关键器件给出了具体设计指标。通过对谐波雷达接收前端系统的仿真与分析,实物研制与测试,验证了方案的可行性。     

一种基于多窗宽度STFT的PSWFs信号时频分析方法

固定窗宽度的短时傅里叶变换(Short Time Fourier Transform,STFT)时频分辨率是固定的,难以对频率时变的椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWFs)信号的时频分布特性进行全面分析.剖析了窗宽度对不同参数PSWFs信号STFT时频分布的影响,...     

A Superconductor THz Modulator Based on Vortex Flux Flow

A terahertz modulator based on the Type-II superconductor flux flow oscillator has been proposed. Analytical calculations are presented and the effects of intrinsic and extrinsic parameters such as disorder strength of crystal, penetration depth, frequency, and amplitude of the modulated current on the radiation power spectrum have been studied. The proposed structure also exhibits a mixer-like behavior, in the sense that its output harmonics range from the washboard frequency up to the superconductor gap frequency, so the input signal is practically mixed with the washboard frequency and its harmonics. The modulation index for each harmonic of this modulator has also been investigated. This well-featured modulator has a potential to be used in next-generation terahertz integrated transceivers.