基于重采样和反馈的单相系统谐波检测方法

为了缩短数字低通滤波器的动态时间和计算量,提出了基于重采样和反馈理论的数字化谐波检测方法。根据反馈理论设计了一个单相数字谐波检测系统;根据重采样的谐波检测方法,克服了数字化谐波检测瞬时无功功率法计算量大的缺点。重采样方法降低了计算量,反馈理论加快了动态相应时间。通过相应设计的数字系统可实现电网谐波电流实时精确地提取。仿真试验表明,此谐波检测方法既保留了数字滤波器的准确性,又克服了数字滤波器跟随性和实时性差的问题。     

基于加Hanning窗递推DFT算法的测频方法

常用递推离散傅里叶变换(DFT)方式动态计算频谱,根据相位计算结果实时计算电网变化的频率,动态调整测量控制装置的采样频率实现同步采样。但由于截断信号会产生频谱泄漏,使得相位和频率计算结果有一定误差,采用该方法跟踪频率,实时计算电网变化的频率速度较慢。为提高频率跟踪计算速度,对加Hanning窗递推DFT算法计算频率进行了研究,利用2次加Hanning窗递推DFT求出工频基波相位经过1个工频周期后的相位变化量,再利用该变化量求出对应频率的变化量。采用加窗递推DFT有效减小了频谱泄漏的影响,提高了相位差的计算精度和速度,从而可以提高频率的计算精度和速度。该方法简单,易于实现,计算量较小,频率跟踪速度快。     

电网频率的微机测量新方法

提出了一种利用采样值进行电网频率微机测量的新方法。该方法实现简便,计算量小,测量精度高,特别适合于电网频率的实时测量。     

无锁相环的电压跌落快速检测方法

动态电压恢复器(DVR)是有效解决电压跌落问题的一种电力电子装置。为获得精确的电压补偿信号,快速准确的电压跌落检测是DVR控制的重要前提。分析了现有电压跌落检测方法,并因电网谐波畸变不同按电压跌落深度、跌落相位、相位跳变、谐波等综合因素,提出了无谐波电网以电压dq分量一阶导数之和检测基波电压幅值的方法,对含谐波电网提出半周期实时计算dq分量平均值的方法,其取样窗口宽度固定不变,采样时刻自动变化,实时计算电网电压基波幅值。通过不同条件下的仿真和物理实验,对所提方法进行了验证。在不同电压跌落深度、跌落相位、相位跳变、谐波畸变等综合情况下,基波幅值检测波动小,检测时间短,精确稳定,易于实现,无复杂运算;此方法不需要锁相环、低通滤波器、查表计算,实时性强;对于含谐波畸变电网,可满足快速检测要求,具有较好的动态响应。     

一种新的分布式并网逆变器预同步算法

介绍了一种适用于并网逆变器预同步操作的电网电压基波分量递推DFT算法。该算法既能够可靠跟踪电网电压基波分量的相位、频率和幅值,又减少了计算量,保证了算法的实时性。在此基础上,该算法根据等角度间隔采样原理提出以递推DFT运算得到的基波相角为反馈调整采样间隔,实现了对电网电压频率的自适应跟踪,减少了频谱泄漏,提高了基波同步参数检测的精度。相对于传统的锁相环预同步方法,可以在谐波和零点漂移比较严重的情况下精确跟踪电网电压基波分量,从而减小逆变器并网操作对微电网以及逆变器本身的冲击。仿真结果表明了该算法的正确性。     

一种基于αβ与dq坐标变换的频率检测算法

电力系统频率是衡量电能质量的一项重要指标,需要实时精确测量。利用三相电压信号固有特征,提出了一种基于??与dq坐标变换的频率检测算法,通过坐标变换,将三相电压变换到dq坐标系,滤除谐波,然后再变换到??坐标系获得基波频率。同时提出了采用双低通滤波器算法消除谐波对频率测量的影响,有效地解决了低通滤波器动态响应和稳态精度不能兼顾的矛盾。该算法所需采样数据量少,动态响应快,稳态精度高,计算量小。经过理论分析,该算法同样适用于单相系统频率检测。通过Matlab软件对算法进行了验证,分析了该算法的动态响应时间和稳态精度,仿真结果验证了该算法的正确性。该算法易于实现,具有很好的实用价值。     

应用于频率宽范围波动电网的自适应采样相位差校正法

指出了定速率采样下,非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其在对频率宽范围波动的电网信号进行连续测量时,采用相位差校正法可能造成测量失败。文中提出了一种基于自适应采样的改进方法。根据前次测得的基波频率与前次计算所得的频率变化率来预测电网的实时基波频率,并实时修正采样频率,使之跟踪变化的基波频率。分别在自适应采样与定速率采样下使用相位差校正法对频率动态变化的电网信号进行仿真对比。结果表明,该方法较定速率采样方法对同一变频电网信号的幅值测量精度提高一个数量级,相位测量精度提高3~14倍,采样窗长为IEC标准规定窗长的40%。该方法减小了因基波频率动态变化而产生的频谱泄漏,使相位差校正法在频率宽范围波动的电网中能够满足谐波连续测量的精度与实时性需要。     

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.     

应用复幅度实时检测电网频率的新算法

首先简要分析了频谱泄漏的成因和其对频率分析中DFT算法的影响。在理想同步采样的条件下,提出了一种基于简谐信号复幅度的频率偏差求取算法。再依据实际采样和电网信号的特点,修正了该算法,并得出了电网频率实时检测的迭代公式。仿真结果表明,该算法在非同步采样条件下能精确、快速地跟踪频率变化,且运算量小、收敛性好、抗谐波干扰能力强,在以交流电信号实时检测为基础的系统中有较强的应用价值。     

基于重采样的三相谐波检测瞬时无功功率法

提出了基于重采样的谐波检测方法，克服了数字化谐波检测瞬时无功功率法计算量大的缺点。当信号的最高频率为ω时，第1次采样频率为ωf≥4ω。需要补偿N′次以下的谐波电流时，重采样频率应不小于(N′ 1 n)ω0(ω0为基波频率)。当一个周期内的采样点数为Nl时，重采样频率为ωmin＝(Nl／4)ω0。在重采样的基础上，继承了瞬时无功功率理论谐波检测方法的思想——将基波电流转变成直流分量，据此设计了一个数字谐波检测系统。仿真实验表明，该系统既具有数字系统的准确性和稳定性，又克服了数字滤波器计算量大和实时性差的问题，其动态跟随性有所改善。     

Blackman-Harris窗的插值FFT谐波分析与应用

快速傅里叶变换在非同步采样和非整数周期截断的情况下存在较大的误差,无法得到准确的谐波参数。加窗插值快速傅里叶变换算法广泛用于电力系统谐波,可改善因非同步采样和非整数周期截断造成的频谱泄露,提高分析精度。文章分析了Blackman-Harris窗的频谱特性,提出了基于Blackman-Harris窗插值的分析算法,运用多项式拟合求出实用的插值修正公式。仿真结果表明,Blackman-Harris窗插值FFT方法设计实现灵活,抑制频谱泄露效果好。     

Slow sampling on-line harmonics/interharmonics estimation technique for smart meters

This paper presents a modified gradient search (MGS) technique to estimate harmonics/interharmonics of power system voltages and currents. The proposed technique, which is applied to spectral estimation, consumes very low processing power and needs a few samples per cycle for real-time implementation in smart meters. The computational burden of the proposed technique is lower than the discrete Fourier transform (DFT) and fast Fourier transform (FFT) and can be implemented recursively on digital signal processors (DSPs). In addition, the effects of slow sampling on the accuracy and estimation latency have been investigated. Performance of the proposed method is evaluated by simulations in MATLAB-Simulink and confirmed by experimental results.     

五项最大旁瓣衰减窗插值电力谐波分析

提出一种简单的加窗插值快速傅里叶变换方法,用于非同步采样下的电力谐波分析。首先,分析了五项最大旁瓣衰减窗的时域、频域特性;然后,给出基于五项最大旁瓣衰减窗的插值方法,并推导了谐波幅值、初始相位和频率的计算公式;最后,分别用仿真分析、实验测试对所述方法的有效性进行验证。研究表明,五项最大旁瓣衰减窗具有较好的旁瓣特性,能够充分抑制频谱泄漏;基于五项最大旁瓣衰减窗的插值算法,插值公式简单、有解析解、谐波分析精度高、计算量小,易于在嵌入式系统中实现。     

基于重采样和反馈理论的三相系统谐波检测方法

提出了基于重采样和反馈理论的数字化谐波检测方法。根据反馈理论设计了一个三相数字谐波检测系统,从而确保在瞬时有功和无功电流的直流分量频谱不混叠的情况下能够对瞬时有功和无功电流分别进行4倍重采样。仿真试验表明：该方法缩短了数字低通滤波器的动态时间,减少了计算量;该数字系统可精确地提取电网谐波电流,既保证了数字滤波器的准确性,又克服了长期以来数字滤波器跟随性和实时性差的问题,具有较高的实用价值。     

应用于电力谐波分析的改进相位差校正法

传统的相位差校正法在应用于电力谐波测量时,由于频谱泄漏问题的存在,在窗函数的旁瓣衰减速度较慢时存在较大误差,而校正过程对频域解析式的依赖又限制了窗函数的选用。采用一种基于汉宁窗的改进相位差校正法,其原理是对非同步采样序列的加窗快速傅里叶变换结果进行多项式变换,再依据变换所得的新频谱序列进行谐波参数的校正。将该方法和其他常用方法进行数值仿真对比,在基频随机变化的情况下进行10 000次仿真计算得到其标准误差,并缩短采样窗长以探究其实时性。结果表明,改进相位差校正法较其他常用方法有更高的精度;当基频在47~53 Hz范围内随机变化时,高次谐波的测量精度达到10-5次;在100 ms的采样窗长下,也能满足IEC 61000—4—7标准的精度要求。在兼顾计算精度的同时,该文校正公式由汉宁窗解析式推导得到,简便明了,所提方法是一种有实用价值的谐波参数检测算法。     

基于优化分裂基FFT算法的APF谐波检测策略

有源电力滤波器(APF)是一种具备动态谐波抑制和无功补偿功能的新型电力电子装置,对电流谐波实时准确快速检测是决定APF性能的一个重要环节。快速傅立叶变换(FFT)是目前应用广泛的谐波检测方法。然而,传统FFT算法计算复杂、存在时间延迟、实时性差、容受电网电压波形畸变或频率波动的影响,影响谐波检测的准确性和效率,降低APF的补偿效果和综合性能。由此,本文提出一种基于分裂基FFT算法的APF谐波检测与补偿策略,通过蝶形运算对偶序号输入使用基-2算法,对奇序号输入使用基-4算法,比传统基-2算法减少10%以上运算量,比传统基-4算法减少2%以上运算量,可有效降低FFT算法复杂程度,增强谐波检测实时性;采用汉宁窗对分裂基FFT算法进行优化,提升谐波检测精度与抗干扰能力,保证APF谐波检测与补偿效果和整体性能。通过三相四线制APF样机实验验证了所提谐波检测与补偿策略的正确性和有效性,在负载突变的情况下,重新到达新稳态的调节时间可缩短约25%。     

一种基于FFT的实时谐波分析算法

采用FFT算法进行电力系统谐波分析很难做到同步采样和整周期截断,由此造成的频谱泄漏将影响谐波分析的效果。通过对频谱泄漏机理的详细分析,导出了信号实际频谱和泄漏频谱之间的关系,在此基础上提出了一种利用相位差校正信号频率来恢复实际频谱的改进算法。该算法只需要较短的采样数据长度,就能达到较高的计算精度,具有延时小、响应速度快等特点,避免了常用的加窗插值算法通过延长数据采样长度来提高计算精度的缺点,在实时性方面有较大的优势。     

基于LabVIEW和Matlab综合平台的电能质量监测系统研究

针对电能质量监测设备采集精度越来越高,数据量的不断增大,分析指标越来越多,基于硬件平台的数据分析处理能力有限,实时性受到限制等问题,设计了以PC机为载体的基于LabVIEW和Matlab综合软件数据处理仪器平台,通过对电能质量的基本参量计算,采用快速傅里叶变换对稳态谐波参量计算,采用小波变换对扰动进行定位,BP神经网络对扰动进行识别,完成电能质量数据的实时分析和处理。经测试,系统稳定,可分析指标多,计算速度快,能力强,综合性较好。     

莱夫–文森特窗插值FFT谐波分析方法

加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法广泛应用于电力系统谐波分析,可改善因非同步采样和非整数周期截断造成的频谱泄漏,提高谐波参数计算的准确度。该文分析莱夫–文森特(Rife-Vincent)窗的频谱特性,提出基于5项Rife-Vincent(I)窗插值FFT的谐波分析算法,运用多项式拟合求出简单实用的插值修正公式,大大减少了谐波分析时的计算量。仿真结果表明,在非同步采样和非整数周期截断条件下,提出的谐波分析方法适合于弱信号分量的提取和复杂谐波信号的准确分析,对含21次谐波信号分析的频率计算误差仅为1.9× 10-8%,幅值、初相位计算误差分别小于等于0.000 1%和0.029%。     

基于Nuttall窗双谱线插值FFT的电力谐波分析方法

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)因其易于嵌入式系统实现而被作为电力谐波分析的主要方法,但电力谐波分析时很难做到同步采样和整数周期截断,由此造成的频谱泄漏将影响测量结果的准确性。加窗和插值修正算法可改善基于FFT的谐波参数计算的准确度。该文讨论Nuttall窗的旁瓣特性和双谱线插值算法,提出基于Nuttall窗双谱线插值FFT的电力谐波分析方法,用曲线拟合函数求出实用的双谱线插值修正公式,大大减少了计算量。仿真结果表明,提出的谐波分析方法在非同步采样和非整数周期截断条件下,21次谐波幅值计算误差小于等于0.000 9%,初相位计算误差小于等于0.04%。