适用于非整数次幂的高精度混合基FFT谐波测量算法

快速傅里叶变换(FFT)是目前谐波分析中常用的分析算法,加窗插值FFT算法能够改善频谱泄漏和栅栏效应,但是FFT对采样数据序列有一定的长度要求.以基2为例,针对非2整数次幂数据序列无法采用快速傅里叶变换的问题,在分析研究常规混合基FFT算法频谱分布的基础上,提出一种适用于非整数次幂的高精度混合基FFT谐波测量算法.该算法采用四根谱线对混合基结果进行插值校正计算,该文详细分析推导了该算法的原理和修正过程.仿真及试验结果表明,在非2整数次幂条件下,与常规混合基FFT算法、补零FFT算法相比,该算法具有更高的谐波分析准确度,并且参数设置更加灵活.     

基于apFFT和带约束条件的最小二乘拟合的间谐波检测算法

在非整周期采样的情况下,使用传统的快速傅里叶变换(FFT)对邻近基波/谐波的密集谱间谐波进行参数估计时,由于频谱泄露的影响,间谐波检测误差较大,甚至难以判断密集谱的存在,因此,文中提出了一种基于全相位FFT和带约束条件的最小二乘拟合的间谐波检测算法。该算法的原理是先利用全相位FFT对间谐波参数进行预估,在预估参数的基础上构造拟合函数并设置约束方式,然后使用最小二乘拟合对间谐波参数进行校正。通过对比不同约束方式的效果,选择对幅值和相位分别进行约束为最佳约束方式。仿真实验表明,与其他基于FFT的算法相比,该算法可以有效地减少间谐波参数检测误差并具有良好的抗噪性。     

全相位FFT算法在谐波测量中的应用

传统FFT算法的结果可以通过一些算法实现频谱校正,如FFT插值法、比值法等,但在对谐波参数测量时存在一定的误差,精度有限,影响谐波分析结果的准确性。本文在现有的离散频谱校正方法基础上,提出一种全相位FFT算法。该算法实现自动搜索各个谐波峰值,能够有效提高对电网谐波频率、相位和幅值的测量精度。通过matlab仿真工具,将全相位FFT算法与比值法测量结果进行比较,结果表明该算法简单实用,精度高,特别是对间谐波的检测,能有效防止频谱泄露,抗干扰能力强。     

氧化锌避雷器泄漏电流的全相位FFT分析

通过检测氧化锌避雷器泄漏电流,经过谐波分析提取泄漏电流基波和各次谐波参数,依据电流阻性分量可判断该装置在电网中的运行情况。为解决快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时数据截断引起数字信号处理性能下降的问题,选用一种考虑包含某样点所有可能数据截断情况的全相位FFT分析方法,再基于此分析方法选用全相位时移相位差校正算法,同时利用窗谱函数推导出校正公式。仿真结果表明,该算法对比基于FFT的比值公式校正算法在无噪和有噪(50 dB)情况下谐波分析精度分别提高了4～5个数量级和1～2个数量级,且对相对小信号谐波分量的频率估计偏差不超过0.6 Hz,相位估计偏差不超过0.5°。该算法具有相位不变性和频谱泄漏抑制能力,实现了检测精度的提高和小信号参数的估计,并在泄漏电流检测系统中得到验证。     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差.提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法.该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°.并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除用异步采样值测量电功率时产生的误差.仿真计算结果表明,基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法具有很高的精度.     

汉宁双窗全相位FFT三谱线插值检测谐波算法

在非同步采样情况下,利用快速傅里叶变换(FFT)进行电力系统谐波分析时,会带来频谱泄漏现象和栅栏效应,影响了信号的量测精度.为此,提出了一种汉宁双窗全相位FFT三谱线插值检测谐波算法.该算法原理是:在汉宁双窗全相位FFT分析的基础上,利用基波频点附近的3条相邻谱线幅值作比,计算出频率校正量,并由此估计出谐波信号的幅值;然后,结合全相位FFT分析的相位不变性,将采样点处幅值最大的谱线相位作为信号的初相.仿真实验表明,与其他插值算法相比,该算法可以更有效地降低谐波参数检测误差,减少白噪声干扰的影响.     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差。提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法。该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°。并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除     

基于双窗全相位FFT双谱线插值的谐波和间谐波分析算法

在利用传统快速傅里叶变换进行谐波和间谐波分析时,由于非同步采样或非整周期截断,容易影响谐波和间谐波的检测精度。本文提出了一种基于双窗全相位快速傅里叶变换双谱线插值的电力谐波和间谐波分析算法。该算法利用双窗全相位快速傅里叶变换主谱线相位值来估计信号初相位,选择紧邻峰值频点的左右两根谱线进行频率和幅值的插值校正,结合多项式拟合函数推导出典型窗函数下全相位快速傅里叶变换的实用修正公式。通过与传统快速傅里叶变换双谱线插值法、全相位快速傅里叶变换比值法及全相位快速傅里叶变换相位差法的仿真对比实验,验证了所提出的新算法在密集频谱分析、谐波和间谐波的高精度检测及克服白噪声污染等方面的准确性与有效性。     

新能源并网系统次同步谐波相量检测方法

新能源汇集地区产生的次同步谐波会影响电网安全稳定运行,传统傅里叶算法的次同步谐波检测精度容易受到频谱泄漏和栅栏效应的影响。为了提高次同步谐波相量的检测精度,提出了一种基于Nuttall窗和全相位傅里叶分析(apFFT)的新算法。通过将采样数据分成N段,并加两次4项5阶Nuttall窗,得到预处理后的N点数据分段再进行FFT。进而,基于apFFT和传统FFT幅值的平方关系以及apFFT自身的"相位不变性",校正幅值和频率的全相位谱分析结果。相比于特征根分析方法和插值校正傅里叶方法,该方法在保持傅里叶方法快速性的同时提高了次同步谐波检测精度。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于全相位傅里叶变换的煤矿电网电能质量分析

根据当前煤矿电网负荷特点,在详细对比了当前谐波和间谐波分析方法的基础上,引入全相位傅里叶变换对煤矿电网中的谐波和间谐波进行分析.在谐波的测量中,对基于Hanning加窗插值法、基于B-H加窗插值法、基于Blackman加窗插值算法和全相位傅里叶算法分别进行了仿真计算比较.发现基于全相位傅里叶算法对谐波的测量误差远远小于其他三种加窗算法.在间谐波的测量中,对比了Rife-Vincent(Ⅲ)窗法和全相位傅里叶算法的仿真计算结果,表明基于全相位傅里叶算法对间谐波相位和频率的测量误差远远小于Rife-Vincent(Ⅲ)窗法,对间谐波的幅值测量精度也远高于Rife-Vincent (Ⅲ)窗法.仿真计算结果表明,基于全相位傅里叶修正算法能对谐波中的偶次、奇次及间谐波中的特定次谐波进行有效测量分析,该算法精度高,可靠性高.     

基于DSP全光纤电流互感器系统研究

本文在分析全光纤电流互感器工作原理和信号特性的基础上,提出了使用硬件同步采样技术和加窗插值FFT算法实现电流互感器的信号处理方法.仿真结果表明该设计方法精确高效,并在DSP CPLD硬件平台上得到有效验证.     

基于混合基快速傅里叶变换的数字化电能质量分析系统

针对现有很多电能质量测量的方法太复杂和不实用的问题,提出了硬件频率检测和基于混合基快速傅里叶变换（FFT）相结合的方法,设计了基于 ARM处理器数字化电能质量分析系统。方法简单易实现,并能对电网谐波、电压波动、电压闪变快速准确的测量。试验测试证明,系统实现了实时性强、效率高、精度高的电能质量分析,并能满足 IEC 61000-4-30标准的要求。     

基于高速环形振荡器的皮秒量级事件计时测量

研究设计基于高速环形振荡器的皮秒量级事件计时器。利用代表事件的信号上升沿去触发高速环形振荡器,产生与事件同步的时钟脉冲信号,对正弦参考信号采样,再通过全相位FFT算法处理,大幅提高事件计时测量的精度。实验结果表明,在正弦参考信号中心频率f₀=10 MHz,全相位FFT运算点数N=8 192,ADC的量化位数b=14 bits,采样频率f_s=140 MHz的情况下,事件计时器能够获得约3.16 ps rms的单次测量精度,时间稳定性优于±0.31 ps/h,实验结果与基于理论分析的误差范围一致,达到皮秒量级事件计时测量。     

基于FPGA的全相位FFT高精度相位测量

传统的FFT测相方法,若不采取一些繁复的补偿和修正措施,只有在满足信号频率为频率分辨率整数倍的条件下才有意义,而这个制约条件在实际工程应用中往往难以满足.基于全相位FFT(apFFT)的思想,结合实际工程应用要求,设计并在FPGA平台上实现了1种高精度相位检测系统.在MATLAB环境下的功能模拟和性能仿真,以及在FFG...     

可穿戴式智能音乐纠错系统

设计了一种可穿戴式智能音乐纠错系统,能够及时地提醒音乐练习者的演奏错误。该系统能实时采集演奏者弹奏的乐音信息,由短时平均能量法找出乐音端点后对端点间信号做FFT和次谐波求和提取基频作为频域特征,将两乐音端点间时间差作为时域特征,通过与标准乐音对比找出演奏过程中的错误所在,系统及时提醒演奏者并将错误记录。硬件方案体积小、低功耗,软件的乐音对比算法简洁高效,经现场的实际检验测试,达到了预想的效果。     

基于FPGA的全相位FFT高精度频率测量

基于常规FFT时移相位差测频方法由于频谱泄漏的影响使得测频精度不高,且抗噪性能不好.采用具有初相不变特性的APFFT(全相位快速傅里叶变换)算法,结合实际工程应用要求,设计、仿真并在FPGA平台上实现了一种高精度的时移相位差频率测量方案.在MATLAB环境下的功能模拟和性能仿真,以及最终在FPGA平台实际检测的结果表明,该方案能有效克服频率泄漏对相位差测量的影响,测频精度高,抗噪性能强,并且具有测频绝对精度在大倍频程的测量频段内基本保持不变的优点(实例,绝对精度优于1 Hz@1 kHz～3600 kHz),具有很高的工程应用价值.     

小波降噪与FFT降噪比较

汽轮机检测信号包含着丰富的反映其运行状态的信息,但由于各种噪声干扰,实测信号往往非常混乱,以致难以从中获得有用的信息.利用小波及小波包分解与重建以及小波变换对检测信号消噪,并画轴心轨迹图与降噪前对比,结果表明:利用小波降噪对信号进行处理,效果良好.     

基于dq变换、小波变换及FFT的电能质量扰动识别

利用dq变换有效值波形特征、小波变换和FFT对7种电能质量扰动信号进行分层次识别并求其取特征参数。首先根据扰动信号电压有效值的分布特性将扰动分为两类:电压暂降、暂升和中断为第1类:谐波、瞬态脉冲、低频振荡、电压波动为第2类。然后对第2类扰动进行小波多分辨率分析,由高频系数特征识别出瞬态脉冲和低频振荡,通过过零点个数将两者区分。最后再对小波变换后高频系数呈现相似分布的谐波和电压波动进行FFT变换,用频谱特性进行识别。该方法不仅能够有效识别扰动类型,同时还能够求出电压暂降等扰动的起止时刻和幅值,瞬态脉冲和低频振荡的峰值、峰值时刻等特征参数。仿真实验结果表明了该方法的有效性。     

基于LabVIEW的相位差测量技术的研究与实现

针对传统仪器存在的测量方法精度不高、运算速度慢、设备昂贵等缺点,文中基于虚拟仪器平台,利用快速傅里叶变换（FFT）算法来测量信号的相位差,以达到节约成本且测量结果更加精确的目的。实验结果说明基于LabVIEW测量相位差具有良好的实时性和准确度。     

基于泄漏电流基波阻性分量的绝缘子污秽度表示方法的研究

绝缘子污秽状态判断对电网安全工作意义重大。基于污秽绝缘子串等效电路的理论分析,建立了绝缘子串泄漏电流试验回路,对洁净及不同污秽情况下的绝缘子串泄漏电流进行了测量,并利用FFT变换分析绝缘子泄漏电流频谱,提取了泄漏电流基波阻性分量,研究了泄漏电流基波阻性分量同污秽度及相对湿度间的关系。结果表明,污秽干燥情况下,绝缘子泄漏电流较小且主要为容性电流;与洁净时相比,绝缘子串染污时总的泄漏电流及其基波分量的变化并不明显,而泄漏电流基波阻性分量同污秽盐密及相对湿度呈非线性关系,低湿度情况下变化更显著,可以通过泄漏电流基波阻性分量来表示绝缘子的污秽程度,这比利用总泄漏电流进行判断更有效;高湿度情况下泄漏电流基波阻性分量法已不适合判断绝缘子污秽度。且该方法无需对绝缘子串安装集流环,保证了系统安全性。