基于最小二乘法原理与FFT的改进型谐波分析方法

提出了基于最小二乘法原理与FFT相结合的改进型谐波分析方法.基本原理是:提供一组采集信号,利用FFT先计算出谐波的初始参数,然后把初始参数代入模型波形成为其初始参数,计算模型波形和实际波形之间的均方差,如若均方差不满足条件,则进行参数的修正.当均方差最小时,模型波形的参数可以代表实际波形的参数.为避免分析出的谐波次数不准确而出现无效参数,把实际采样数据分成训练组和测试组.在训练组中用最快下降梯度查询学习策略的迭代循环修正参数,在测试组中检测谐波次数的正确性,获得准确的分析结果,实现对次谐波和频率相隔很小的谐波的同步跟踪与分析.通过仿真实验证明了该方法的有效性和准确性.     

谐波分析及谐振评估软件的开发与应用

结合模态分析法和谐波潮流算法,基于C#和Matlab语言开发出一套谐波分析及谐振评估软件.除换一般的谐波分析功能外,软件还具有2个特色功能:通过频率扫描能搜索出系统中所有的谐振点,对谐振点进行模态分析,得到系统中发生谐振的严重区域,并以参与因子指标反映谐振在系统中的分布;对加入滤波器后的系统进行频率扫描,若系统谐振点次数与谐波源次数相近,则重新调整滤波器参数,经反复调整与扫描直至系统谐振点次数不与谐波源次数相近,实现滤波器参数的优化设计,解决由于其参数设计不恰当而引起的谐波谐振或谐波放大问题.算例仿真结果表明该方法对谐波谐振评估以及无源滤波器参数优化是正确、有效的.     

氧化锌避雷器泄漏电流检测的优化FFT分析

氧化锌避雷器泄露电流检测的实现,是通过谐波分析提取全泄露电流的各次频率阻性分量,依据其变化可判断该装置在电网中的运行情况。快速傅里叶变换(FFT)算法进行谐波分析时很难做到整数周期截断和同步采样,由此引入的频谱泄露和栅栏效应会影响谐波分析的结果,采用加窗和校正算法可以改善谐波频率、幅值和相位的提取精度。选用一种利用距谐波频率点最近的幅值最大和次大的两根离散谱线的比值以修正谐波参数的比值公式校正算法,同时利用窗谱函数推导出了谐波频率、幅值和相位的修正公式。这种算法能够有效降低频谱泄露和栅栏效应以及干扰给谐波分析带来的不利影响。基于该FFT的优化算法,推导了加汉宁窗函数的实用修正公式,通过仿真比较了不同窗函数修正算法的计算精度,并在实验环境下验证了加汉宁窗的比值校正算法的有效性和易实现性,且已应用于氧化锌避雷器泄露电流检测的实际工程中,利用该校正算法精确检测泄漏电流谐波阻性分量,对氧化锌避雷器运行性能进行诊断。     

基于DFT的电力系统频率及谐波精确算法

频率是电力系统运行特性评估中最重要的参数之一。传统频率测量算法存在不同程度的误差,而它所带来的频谱泄露则影响谐波测量的精度。提出基于离散傅里叶变换（DFT）的改进测频算法,该算法利用相隔半个周波的3组信号数据求取2个修正系数,分别对相邻两个周波的相角进行修正,再通过其相角差求得实际频率。在此基础上,通过实时修正采样频率实现同步采样,从而精确进行谐波分析。4种不同情况的仿真实验结果表明算法具有较好的频率跟踪效果和谐波测量精度。     

基于双插值FFT算法的间谐波分析

为了减小频谱泄漏的影响,提高间谐波分析精度,提出了加余弦窗双插值FFT算法来分析间谐波。该算法通过选取合适的窗函数,对采样信号进行加窗后,用FFT计算出离散频谱,再利用多项式逼近的方法得到频率和幅值的修正公式来对谐波分析结果进行修正。修正谐波幅值时,选择距频点最近的左右两根谱线进行加权,对两根谱线采用的权重与它们各自的幅值成正比。该算法能够有效地降低泄漏和噪声干扰,提高了间谐波和谐波分析的准确性。仿真结果证实了算法的正确性与易实现性。     

基于FFT和神经网络的非整数次谐波分析改进算法

运用神经网络模型进行整数次谐波检测可达到较高的检测精度,但该种线性神经元模型不适合非整数次谐波的检测。为精确检测非整数次谐波,该文提出一种改进的线性人工神经元模型,并将加汉宁窗的FFT算法和改进的线性人工神经元模型结合起来,提出一种改进的非整数次谐波分析算法。首先,对采样信号用加汉宁窗的FFT算法进行预处理,得到谐波个数和精度不高的谐波次数;其次,根据谐波个数设定神经元的个数,根据预处理后得到的谐波次数设定神经网络谐波次数迭代的初始值;为了提高迭代速度,提出了谐波次数迭代步长自适应调整的算法。最后对改进后的人工神经网络进行训练,实现了非整数次谐波的精确检测。仿真实例表明,该方法能将频率相近的非整数次谐波分离,可有效提高谐波参数的检测精度和速度。     

基于双插值FFT算法的间谐波分析

为了减小频谱泄漏的影响,提高间谐波分析精度,提出了加余弦窗双插值FFT算法来分析间谐波.该算法通过选取合适的窗函数,对采样信号进行加窗后,用FFT计算出离散频谱,再利用多项式逼近的方法得到频率和幅值的修正公式来对谐波分析结果进行修正.修正谐波幅值时,选择距频点最近的左右两根谱线进行加权,对两根谱线采用的权重与它们各自的幅值成正比.该算法能够有效地降低泄漏和噪声干扰,提高了问谐波和谐波分析的准确性.仿真结果证实了算法的正确性与易实现性.     

基于谐波分析和周期跟踪的相位差测量

提出了一种基于谐波分析和周期跟踪测量相位差的方法。该方法利用相关函数和正弦函数的性质,使噪声信号、高次谐波信号与基波信号分离,消除随机干扰和量化误差对测量结果的影响。实时跟踪信号周期变化,修正采样次数,减小同步测量误差。采用相位差为120°的三相电压精确信号进行测试,频率变化1％,绝对误差为0.043°。实际投入运行时,经仪表检验部门检验,测量精度达到了发电机试验检试标准。系统运行证明,该方法是一种实际可行的高精度相位差测量方法。     

基于虚拟仪器技术的电力谐波失真分析

利用LabVIEW设计了一款具有信号仿真设计、数据处理、波形显示与存取等功能的谐波分析仪。对电力系统方面存在的谐波失真信号进行仿真分析,数据处理模块实现了频谱测量、谐波分析和功率谱分析的功能。谐波分析采用了FFT算法,对信号不加窗和加窗经过参数测量后分析,加入窗函数可减少频谱泄漏,提高测量精度,从而验证了谐波分析仪设计的合理性和可行性。     

基于中心频移的谐波估计算法的研究

为了提高谐波分析在电力系统中的精确度和稳定性,针对实际环境中的干扰因素,本文提出一种基于中心频移的谐波参数估算新方法。利用时域频移的方法使谐波谱线位于量化频率的1/2处,考虑到频移后各次谐波谱线不会刚好位于理想位置上,提出了偏移因素来修正谱线位置,并推导出相应的幅值、相角和频率的估算公式。最后通过模型仿真和硬件实验进行验证,结果表明基于中心频移的FFT谐波参数估计算法是有效的,该算法能高精度地估算出各次谐波信号的参数,同时抑制实际环境中的干扰因素。     

变频调速系统中脉宽调制逆变器输出谐波问题的仿真研究

通过对PWM型变频器输出波形的数学模型进行分析，采用数值法计算出可消除m个由低到高奇次谐波的触发角系列，并对数值法计算结果进行仿真研究，证明是一种有效的谐波抑制技术。     

N型连接器无源互调特征建模与实验研究

首先对比分析三种不同类型的非线性电流-电压数学模型特点,提出高阶幂级数非线性模型,设定参数并提出参数计算方法,用以分析模型参数对于各次互调谐波的影响。然后选取三阶互调功率值作为衡量N型连接器互调性能的指标,通过实验测试对N型连接器的互调特征进行量化分析。设计加速实验得到退化的测试样品,研究电接触表面退化对于无源互调的影响。最后,通过对比实验测试结果与理论模型的预测结果发现,该高阶幂级数模型在预测性能上优于传统模型,可以将预测误差降低到1.02%,能够进行精准的预测。同时,通过高次谐波的仿真分析发现,各模型预测差异较大,通过参数修改,高阶幂级数模型能进行高次谐波的预测分析。     

基于多回路理论的同步电机定子绕组内部故障仿真的谐波分析

同步电机定子绕组发生内部电气故障时,气隙磁场中存在很强的空间谐波分量。采用多回路理论进行仿真分析,充分考虑了谐波分量的影响。准确的电感参数计算是多回路分析的基础,采用磁路的气隙磁导分析法计算电机故障后各电感参数,分析了谐波的计入次数对电感参数计算的影响,进一步分析了谐波对定子绕阻内部故障仿真结果的影响,并提出了工程中合理的谐波计算次数,既能保证计算精度,又可以减少计算工作量,从而具有较快的计算速度。通过对仿真波形的分析,得出结论:在进行同步电机定子绕组内部故障的仿真计算中,必须充分计及谐波的影响。     

基于AR谱估计和插值FFT的间谐波检测方法

现有插值FFT算法是由已知仿真信号频率成分附近的谱线来修正FFT的结果,而实际信号的间谐波和谐波分布往往无法事先确定,这将给插值修正带来不便。提出AR模型谱估计与双峰谱线修正算法相结合的间谐波检测方法。根据信号的AR谱分布进行插值修正,同时提出由谱估计确定B lackm an-Harris窗插值修正所需最小数据长度的方法,并采用多项式逼近的方法导出B lackm an-Harris窗插值算法的简单修正公式,在减少FFT计算量的同时保证了结果的高精度。仿真结果表明了该方法的有效性。     

三相SPWM逆变器的谐波分析及其抑制策略

对三相电压型SPWM逆变器输出电压和电流谐波及其产生规律进行了讨论,并提出了一种新的易于工程实现的谐波抑制策略,该方法通过正确选择载波频率和在正弦调制波上叠加-个三次波使之成为鞍形波,产生相应的SPWM波形来控制逆变器开关器件的通断从而改善输出波形.数学分析表明有利于降低输出电压THD(波形畸变系数)、改善谐波电流损耗和转矩特性,仿真结果证明了这些措施的有效性和实用性.     

特定消谐技术中展宽开关角对的研究

特定消谐式逆变器能够通过对方程组的计算对事先指定的谐波进行消除,因此在理论上能有效地消除谐波.开关器件的导通和关断都需要一定的时间,这使理想输出电压波形中的窄脉冲难于硬件实现.为了得到实际输出电压波形,根据开关器件通断时间的具体要求,提出了展宽开关角对的优化策略.展宽开关角对可分为向前展宽、向后展宽和对称展宽,其中对称展宽在降低谐波幅值和总谐波畸变率方面优于向前展宽和向后展宽.理论分析、数字仿真和试验结果表明,所提出的优化策略可以达到硬件实现容易和总谐波畸变率较小的目的,从而为特定消谐技术更好地应用于工程实际提供了有效的手段.     

电力系统谐波不稳定及相应对策的研究

近年来在一些工厂、港口发生局部电力不稳定,表现为电压和频率剧烈变化随即停电。该文说明此现象属于谐波不稳定,而产生的原因主要是电力电子装置产生的谐波过大,导致同步锁相失败。该文提出良好的强靭锁相的必要条件是被锁相的电压应处理成三相系统的基频电压分量,同时必须是三相基波的正序分量。为达到正确处理带有谐波三相不平衡的电压,采用“滑动傅里叶方法”和“滑动对称分量法”,可用极少量的计算取出正序基波电压。为串联电力电子设备的锁相,该文展示提取基波电流的方法,也将说明有效地检出谐波的数字方法。     

基于多相滤波器组的谐波和间谐波快速检测与分析

通过实时、准确地检测谐波和间谐波参数,才能实现谐波补偿装置的最优配置和达到治理谐波和间谐波的目的。针对谐波和间谐波检测中的实时性和高精度参数估计问题,提出了一种基于50%通道交叠的多相滤波器组结构的谐波和间谐波快速检测方法,同时避免了谐波和间谐波落入通道交叠处而降低检测能力的问题。理论分析和仿真结果表明,该方法可以有效地提高检测的实时性,同时保持着高精度,且易于实现。     

基于广义生长-剪枝径向基函数神经网络的谐波源建模

采用广义生长一剪枝RBF神经网络建立稳态频域的谐波源模型。在该模型中，各次谐波电流的幅值和相角与各次谐波电压的幅值和相角以及负荷特征参数的非线性映射关系通过一种新颖的广义生长一剪枝RBF网络进行建模。该网络的学习算法是串行的，可以进行动态建模。算例计算表明，该模型具有训练时间少、精度高、可动态建模等优点，是谐波源建模的有效方法     

i_p-i_q检测法的单周控制三电平有源电力滤波器

并联型有源电力滤波器APF可以有效补偿由非线性负载产生的谐波和无功功率电流。为了实现单独对谐波分量、无功功率分量进行补偿,或者对谐波和无功功率分量同时进行补偿这些不同的补偿目标,同时为了满足大功率、高电压和输出电流波形畸变小的需要,提出了将中点箝位变换器和ip-iq电流检测法应用于单周控制有源电力滤波器的方法。采用ip-iq电流检测算法可分离出负载电流中的谐波分量、无功功率分量,且电网电压波形畸变不影响检测结果,故可提供不同补偿目标的参考信号。理论推导和仿真结果表明,该法能分别单独补偿谐波分量、无功功率分量,或者同时补偿谐波和无功功率分量,而且电网电压波形畸变不影响补偿效果。通过将ip-iq电流检测法运用于单周控制三电平有源电力滤波器,既实现多种补偿目标,又具有电网电压波形畸变不影响补偿效果、单周控制策略简单、三电平变换器输出电流波形畸变小的优点。