全相位时移相位差法在电力谐波检测中的应用

分析了传统FFT和全相位FFT(apFFT)谱分析的原理和区别,说明了全相位FFT谱分析方法在电力系统谐波检测方面的优势。根据apFFT谱分析方法的相位不变特性可以精确地得到各个谐波的相位,再利用全相位时移相位差校正法获取各个谐波的频率和幅值。文中详细说明了采用目前在电力系统比较流行的基于Cortex-M3内核的STM32芯片对该算法进行设计与实现,测量所得结果准确度较高。该方案对电力系统谐波检测有一定参考价值。     

自适应神经网络在谐波电流检测中的应用

为提高用于有源电力滤波器APF(active power filter)的谐波电流检测的性能,提出一种基于自适应神经网络的谐波电流检测方法.根据自适应噪声对消技术的基本原理,将基波电流从负载电流中滤除从而得到谐波电流.该方法能实时准确地检测出谐波,很好地弥补基于FFT方法、基于瞬时无功理论方法和基于小波变换方法等检测方法的缺陷.MATLAB/Simulink仿真结果证明该方法的实时性和准确性,可用于APF的谐波电流检测.     

有源滤波器中谐波电流自适应预测方法研究

准确、实时地检测出电网电流中的谐波成分是保证有源电力滤波器具备良好工作性能的关键.本文提出一种改进型的基于自适应滤波器的谐波电流预测方法,利用最小均方算法(LMS)对所需检测信号进行预测,通过该方法和基于瞬时无功功率理论方法相结合,可以解决谐波检测中存在的检测精度和检测实时性之间的矛盾.仿真结果证明了该谐波检测方法的有效性.     

基于组合余弦优化窗四谱线插值FFT的电力谐波分析方法

采用快速傅里叶变换(FFT)方法分析电力谐波时,信号的非同步采样和非整数周期截断会产生频谱泄漏和栅栏效应,这将造成一定的检测误差。加窗和插值算法能有效地提高FFT方法的检测精度,而窗函数的频谱特性将直接影响改善效果。为此,提出了一种基于遗传算法(GA)的组合余弦窗函数参数优化方法,利用该方法对6项组合余弦窗函数进行了优化,得到了一种6项五阶窗函数,并使用该窗函数实现了四谱线插值FFT的电力谐波分析。通过仿真表明,利用该窗实现的加窗插值FFT电力谐波分析方法的检测结果优于加Nuttall三阶窗和Nuttall五阶窗。     

基于FFT的高动态直扩信号快捕改进方法研究

本文针对大多普勒频偏条件下直扩信号捕获时间长的问题,分析了两种基于FFT算法的频偏精确估计改进方法.一是利用分段FFT的相位差修正算法,二是基于二次内插的频率FFT校正法.理论分析和MATLAB仿真结果表明,两种改进算法都能明显提高估计精度.最后指出在低信噪比环境下,二次内插法优于相位差修正法.     

基于SOPC全相位FFT相位差测量系统研究与实现

设计了一种基于SOPC技术高精度全相位FFT相位差测量系统。该系统利用全相位FFT的思想,以SOPC系统作为相位差测量系统的信号处理和控制的核心,其设计方法是基于一种系统级电路,通过Quartus II和SOPC Build-er实现对此系统的定制。本系统测量精度高,实际测量的精度达到了3.9×10-3以上。通过定量分析量化噪声对相位差测量性能的影响,推导出了全相位FFT相位差测量方法的理论公式。测试结果表明此系统抗干扰性强。     

基于Nutall窗的时移综合相位差谐波分析法

快速傅里叶变换(FFT)是谐波分析的主要方法,在稳态谐波信号分析中广泛采用的交流采样技术,由于采样器件的有限性,实际工程中很难做到完全同步采样和整周期截断。为消除采样过程中同步采样误差产生的频谱泄漏,提出了一种基于Nutall窗结合综合相位差校正信号谐波分析法,对传统的相位差频谱校正方法进行了改进。采用Nutall窗对谐波信号进行加权,通过时移和加可变长度的窗进行两次FFT分析,并利用离散频谱对应的峰值谱线相位差求得频率和相位校正量,推导出基波及各次谐波参量的计算公式。仿真实例表明,提出的改进综合相位差校正算法可有效提高谐波分析精度,基波幅值的测量误差小于0.00001%,基波相位误差小于0.01°,2~21次谐波电压测量误差小于0.01%,谐波相位测量误差小于0.09°,为高精度谐波检测提供了可能。     

基于VSS窗的改进相位差电力谐波分析方法

利用快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时,在非同步采样和非整数周期截断条件下存在频谱泄露和栅栏效应,影响谐波的分析精度。采用传统的窗函数对信号进行加权,虽然可以减小频谱泄露和栅栏效应的影响,但其效果受到窗函数旁瓣特性的制约。提出一种基于衍生半正弦窗的改进相位差电力谐波分析方法。该方法引入一种新的窗——衍生半正弦窗,对信号进行加权,然后采用改进相位差算法分析谐波参数——幅值、频率、相位。衍生半正弦窗可以通过调整指数获得满足要求的旁瓣特性,能较好的抑制频谱泄露,在工程应用中具有很大的灵活性。推导了信号基波及各次谐波频率、幅度、初相位的求解公式。仿真实验结果表明,提出的基于衍生半正弦窗的改进相位差算法具有较高的计算精度。     

单相电路两种谐波检测方法的研究

针对单相电路的谐波电流检测,研究了两种检测方法,基于快速傅里叶变换FFT（Fast Fourier Transform）的谐波电流检测法和基于瞬时无功功率理论的谐波检测法。理论分析和仿真结果证明,两种方法都能精确地实时地检测出单相电路中的瞬时谐波电流。FFT可以精确地检测任意次谐波的幅值和相位,幅值和相位信息是分离的,但实时性较差。基于瞬时无功功率理论的检测法能够瞬时检测到谐波分量,具有很好的实时性,但是检测结果包括幅值和相位信息,二者不能分离开,同时需要选择适当的截止频率,以兼顾检测精度和动态响应速度。综合考虑检测精度和实时性,基于瞬时无功功率理论的检测方法更有优越性。     

基于全相位谱细化与校正的谐波和间谐波测量方法

当谐波附近含有密集频谱的间谐波时,严重的主瓣干涉影响谐波、间谐波参数的精确估计。提出一种综合利用全相位快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)分析及频谱校正、频谱细化技术的含密集频谱的谐波、间谐波测量方法。首先,利用全相位FFT相位差校正法对其电力信号进行谐波分析,得到各频率谐波、间谐波成分;然后,由相位谱平坦特性判别电力信号是否含密集频谱成分,并获得密集频谱谐波、间谐波的频率位置;对信号的密集频谱段进行细化分析,得到频率间隔相近的谐波、间谐波参数。该方法可精确获取信号各频率成分的频率、幅值和相位,保证密集频谱段谐波和间谐波的测量精度,且计算量较小。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

电力系统谐波及其检测方法研究

谐波测量在电力系统中占有重要的作用和地位。本文概述了谐波测量的主要方法,对基于加窗插值FFT的谐波测量方法进行了分析和研究。在此基础上,设计并实现了一种多功能虚拟谐波测量系统,采用加窗插值FFT算法,以图形化编程语言LabVIEW为开发平台,实现了电力系统电压、电流谐波参数的测量。与传统的谐波测量系统相比,该系统硬件简单、编程灵活、可自定义、数据分析与处理能力强、使用方便,测量结果证明了系统的可行性和准确性。     

基于Nuttall窗插值FFT的谐波分析方法

用于电力系统谐波分析的加窗插值FFT算法中,Hanning窗算法运算量小,但测量精度较低,Blackman-Harris窗算法分析精度高,但插值修正公式计算复杂.提出一种基于Nuttall窗插值FFT的谐波分析方法.推导了Nuttall窗的显式插值系数公式,以及谐波的频率、幅值和相位的插值修正公式.通过消除基波对2次谐...     

基于多CPU与相位差校正的高精度谐波功率测量

快速傅里叶变换（FFT）应用于谐波分析与测量时容易因频谱泄漏影响测量准确度。研究Rife-Vincent窗的旁瓣特性,提出了一种基于Rife-Vincent窗频谱相位差校正的谐波分析与谐波功率测量方法。在此基础上设计了一种新型三相谐波电能表,给出了基于TDK6513H+ADSP-BF533+M30624FGPFP的多CPU电力谐波精确测量解决方案。实验结果表明,应用所提出的谐波分析算法时,仪器的性能优于GB/T 17833—1999及GB/T 14549—1993的要求,基波有功功率测量误差小于0.2%,谐波电压测量相对误差小于1%,谐波电流测量相对误差小于3%,谐波相位测量误差绝对值小于2°,适合于高精度谐波功率测量。     

基于Fryze时域无功定义的无功电能的准确计量

针对目前无功功率计量算法在非正弦不平衡条件下的无功功率计量方面准确性的不足,在Fryze时域无功定义的基础上提出了一种适用于非正弦不平衡三相三线制系统的无功功率计量理论。根据Fryze时域无功定义将三相瞬时电流分解为有功电流分量和无功电流分量,并对三相瞬时电压和无功电流分量进行快速傅里叶变换,得到各次谐波无功功率的大小和方向,从而实现对非正弦不平衡三相三线制系统无功电能的准确计量。该方法将无功功率分为正向无功功率和反向无功功率,避免了同一谐波源产生的不同次数谐波的感性无功与容性无功相互抵消的情况。最后通过Matlab仿真验证了这一结论,为非正弦不平衡条件下系统无功电能的准确计量提供了理论依据。     

CAN总线电参数网络化监测原理及其实现

采用CAN总线网络技术、计算机电气测量技术、锁相同步采样控制技术和复序列FFT的一次变换技术 ,成功地研制了CAN总线电参数监测网络系统 ,有效地实现了分布式波形畸变电参数的网络化测量与谐波分析。该系统由多个主节点和多个从节点组成 ,主节点监控和管理所有从节点 ,从节点采用复序列FFT原理测量和计算各次谐波的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数。     

基于插值FFT算法的电力系统频率高精度测量

介绍了一种基于插值FFT算法的测量电力系统频率的高精度方法.分别对原始信号为纯基波、含有谐波以及分别改变谐波含量和相位等几种情况进行了仿真,并与傅里叶算法的测量结果做了比较.结果表明,插值FFT算法在各种情况下都有很高的精度,采样不同步对该方法的影响也很小.该方法运算速度快,计算精度高,易于硬件实现,能够满足电力系统实时测量的要求.     

两种电网谐波分频检测方法的对比

为分析不同电网谐波检测方法的特点,介绍了基于瞬时无功功率的谐波分频检测法和基于最小二乘法的谱估计谐波分频检测法,仿真分析、比较两种方法的结果表明前者能够瞬时检测到谐波分量,实时性很好,但检测结果包括的幅值和相位信息不能分离开来;而后者可离线计算特定次谐波,实时性较强,算法也较简单,不但能算出谐波幅值,还能求出其相位,且和采样起始时刻没有关系,但是此方法要求采样严格的与基波过零同步。     

一种改进型FFT谐波分析方法

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)存在较大的误差,不适宜直接用于电力系统谐波分析中.为消除其所产生的误差,提高检测精度,提出了一种基于最小二乘法与FFT相结合的改进型谐波分析方法.该方法利用最小二乘法对快速傅里叶变换的结果进行修正,从而获得高准确度的分析结果,实现对非整数谐波和频率较小的次谐波的同步跟踪与分析.利用Matlab软件对该方法进行仿真实验,仿真结果证明了该方法的有效性和准确性,为谐波的检测与分析提供了一种有效的方法.     

基于四项最低旁瓣Nuttall窗的插值FFT谐波分析

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在非同步采样和非整数周期截断时存在频谱泄漏,无法精确得到谐波参数。为了减少非同步采样对FFT的影响,本文采用四项最低旁瓣Nuttall窗结合双谱线插值FFT进行谐波分析。文章分析了四项最低旁瓣Nuttall窗的频谱特性,提出了基于四项最低旁瓣Nuttall窗插值的分析算法,运用多项式拟合推导出实用的插值修正公式。仿真结果验证了在非同步采样时,该算法与加Blackman窗和Blackman-Harris窗的插值FFT相比具有更高的精确度,更好的抑制了频谱泄漏。     

关于电力系统FFT谐波检测存在问题的研究

快速傅立叶变换FFT(Fast fourier transform)是应用最广泛的一种谐波检测方法,但利用FFT进行谐波测量时存在较大的误差,影响谐波分析结果准确性,无法直接应用于电力系统谐波分析中。对使用FFT进行电力系统谐波检测时存在的问题从产生原因和改进方法两个方面进行了详细分析和总结。分析了目前已有的改善这些问题的新途径和新方法的优缺点,表明这些方法在不同方面提高了信号的分析精度和谐波测量参数的可信度。最后对预防、补偿电力系统FFT谐波检测存在问题的措施进行了总结并提出了看法。