WFTM-IP核设计与高速干涉图相位提取技术研究

由于计算机操作系统多任务特性的局限性,无法满足数字干涉图分析技术的处理速度和操作的实时性,根据时-频域分析原理,提出了基于FPGA设计干涉图相位提取IP核,实现加窗傅里叶变换法(WFTM),WFTM-IP核包括数字干涉图的传输/存储模块、二维窗口傅里叶变换(2D-WFT)模块、频谱生成和相位提取等模块,从而完成高速干涉图相位提取。通过计算机仿真、云纹干涉和投影光栅实验测试,二维窗口傅里叶变换方法能够有效的缩短相位提取时间,提高了相位分布的提取速度,验证了WFTM-IP核的有效性和可靠性。     

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。     

使用数字滤波器法快速测量专用激光波长

在基于劈尖干涉的激光波长测定装置中，通常采用傅里叶变换精确求解干涉条纹周期的方法来得到入射激光的波长。为了快速探测几种专用激光波长，本文提出了数字滤波器法。该方法是从离散傅里叶变换中推导出数字滤波器迭代公式，运用迭代公式设计出不同波长所对应的数字滤波器，由数字滤波器的输出可实现激光波长的快速探测。实验表明了该方法的有效性。     

干式空心电抗器匝间短路故障在线监测技术

首先分析了干式空心电抗器匝间短路故障模型,在此基础上提出一种基于功角变化的电抗器匝间绝缘故障在线监测方法,功角测量的精度是实现该方法的关键要素。通过比较快速傅里叶变换法、汉宁窗插值快速傅里叶变换法和汉宁窗插值改进基波相位分离法的误差,分析了频率波动和谐波干扰对功角测量的影响。此外,设计了一种由监测装置、干式空心电抗器智能电子设备(IED)和专家软件组成的电抗器匝间绝缘故障在线监测系统。实验结果表明,汉宁窗插值改进基波相位分离法优于快速傅里叶变换法和汉宁窗插值快速傅里叶变换法,且该监测系统可有效地检测出干式空心电抗器匝间短路故障。     

滑窗APDFT算法在电力谐波检测中的应用

为解决传统电力谐波检测方法在电网频率偏移时,因非同采样造成增大检测误差的问题,文中根据全相位傅里叶变换的相位不变性及滑窗傅里叶变换优越的实时性的特点,提出了一种基于滑窗全相位傅里叶变换的谐波检测新算法,并给出了该算法的实现框图.利用MATLAB对算法的计算量和实时性进行了仿真分析,验证了滑窗全相位傅里叶变换的信号处理速度比全相位傅里叶变换快一倍,并具有相位不变性,在电网频率偏移时也有较高的谐波检测精度.     

基于改进全相位算法的高精度介质损耗角的测量

由于快速傅里叶算法在实际应用中存在栅栏效应和频谱泄漏的问题,且用于测量介质损耗角的精度不高,该文提出一种基于混合卷积窗和改进全相位的高精度介质损耗角测量方法。用主、旁瓣性能更好的混合卷积窗对信号截断以减小频谱泄露,用全相位傅里叶变换具有的"相位不变性"以消除栅栏效应,并针对全相位傅里叶提出差分式相位校正方法。分别在基波频率变动、信噪比变化、谐波含量变化及采样点数的影响下对比验证,结果表明所提方法的检测精度高于加窗插值的傅里叶变换算法,尤其在非同步采样时,其优势更加显著。     

基于DSP平台的电压闪变测量及其误差校正

针对IEC推荐的电压闪变测量方法设计过程复杂、实现较困难的问题,在采用DSP平台的闪变仪中实现了基于快速傅里叶变换的闪变测量方法,该方法的应用可简化闪变值的计算过程。给出了硬件结构框图及关键步骤之一FFT算法的实现方法。对闪变测量方法的主要环节进行了误差分析并得到校正系数,通过对校正系数的多项式拟合提高了测量精度。实验数据验证了该方法的正确性和有效性。     

基于DSP平台的电压闪变测量及其误差校正

针对IEC推荐的电压闪变测量方法设计过程复杂、实现较困难的问题,在采用DSP平台的闪变仪中实现了基于快速傅里叶变换的闪变测量方法,该方法的应用可简化闪变值的计算过程.给出了硬件结构框图及关键步骤之一FFT算法的实现方法.对闪变测量方法的主要环节进行了误差分析并得到校正系数,通过对校正系数的多项式拟合提高了测量精度.实验数据验证了该方法的正确性和有效生.     

基于频谱细化与插值法的特征谐波分析研究

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)是目前常用的特征谐波分析方法,由于受到栅栏效应和频谱泄漏的影响,其分析精度并不理想。针对特征谐波各项参数的精确估计问题,提出了基于频谱细化与插值法的特征谐波分析方法。首先利用细化选带傅里叶变换(Zoom-FFT)对特征谐波所在局部频段进行细化,然后使用4项5阶Nuttall窗插值法对细化后的频谱进行校正,得到各特征谐波频率、幅值、相位的精确估计。在实验部分,分别使用快速傅里叶变换、Zoom-FFT和提出的Zoom-FFT+4项5阶Nuttall窗插值法对模拟特征谐波信号和24脉波整流装置特征谐波进行了仿真实验。实验结果对比表明,本方法可以有效地抑制栅栏效应和频谱泄漏,各项参数的估计精度明显优于快速傅里叶变换和Zoom-FFT,是一种较为理想的特征谐波分析算法。     

电子式互感器相位补偿方法的研究和比较

电子式互感器的相位误差是影响互感器测量精度的重要因素,可以采用相位补偿方法对其加以校正。文章给出了电子式互感器的设计原理,分析了电子式互感器相位误差产生的原因,介绍了全通滤波器、短数据窗移相算法、傅里叶移相算法等相位补偿方法,研究了谐波对上述补偿方法的影响,在此基础上提出了改进的相位补偿方法:移点法和线性相位全通滤波法,并进行了实验测试。实验结果表明,互感器的角差满足0.2级测量精度要求,改进的相位补偿方法具有可行性。