电力系统谐波检测的FFT加窗插值算法与小波分析方法的比较

快速傅立叶变换FFT(Fast Fourier Transform)是应用较广泛的一种谐波检测方法,具有检测精度高、实现简单、功能多且使用方便的优点,但计算量较大,因而实时性不够好;小波分析实时性好,能够获取较精确的基波信号,然而对于其他整数次谐波的幅值和相位则较难精确的获得,且难于构造分频严格、能量集中的小波,检测精度也有待改善。通过MATLAB仿真实验验证上述结论。     

电力系统谐波检测的FFT加窗插值算法与小波分析方法的比较

对电力系统谐波检测中常用的FFT加窗插值算法和小波分析算法进行了分析比较:FFT加窗插值算法具有检测精度高、实现简单、功能多且使用方便的优点,但计算量较大,因而实时性不够好;小波分析实时性好,能够获取较精确的基波信号,然而对于其他整数次谐波的幅值和相位则较难精确的获得,且难于构造分频严格、能量集中的小波,检测精度也有待改善.并通过仿真实验验证上述结论.     

加窗傅里叶变换谐波检测算法及其插值改进研究

直接采用快速傅立叶变换(FFT)方法进行谐波分析无法避免栅栏效应和频谱泄漏现象,不能获得准确的各次谐波参数.为此,针对谐波检测的加窗傅里叶变换进行研究,应用插值算法对窗傅里叶变换进行改进,提出一种基于逐幅谐波消去法的插值.理论分析和仿真表明,该改进算法可有效地减少泄漏,降低噪声的干扰,精确地获得各次谐波的幅值和相位.     

基于Nuttall窗插值算法FFT的虚拟电力谐波测量系统设计

为了提高虚拟仪器测量电力系统谐波的准确度,研究了加窗FFT插值算法的原理,对比分析了几种重要窗函数的频谱特性,提出了将Nuttall窗插值FFT算法引入LabVIEW平台的方案,推导了Nuttall窗插值FFT简单易用的多项式修正公式,给出了算法的具体程序,并进行了仿真和实验验证,结果表明,基于LabVIEW的Nuttall窗插值FFT电力谐波测量算法准确度高、实现方便且开发周期短,能快速地在普通计算机上完成高准确度的谐波分析。     

基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法研究

电网中间谐波的存在,会对电能质量以及供电可靠性带来不利影响,故准确检测间谐波对电力系统稳定运行意义重大。根据间谐波特性,在一般FFT算法基础上,提出了基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法。通过分析对比不同窗函数的特点,选取检测精度较高的Hanning窗作为所加分析窗,同时确定所加窗函数的宽度及采样周期,可准确检测出系统中的谐波及间谐波。在MATLAB环境下仿真得到一般FFT算法及加窗插值FFT算法对谐波和间谐波的检测结果,通过对所得频率和幅值估计结果的对比分析可知,加窗插值FFT算法检测精度更高、实用性更强。     

基于加窗插值和Prony的电力系统间谐波算法

邻近谐波或基波的间谐波,是导致电压闪变的直接原因,准确检出该成分,对于改善电能质量具有重要意义.考虑真实电网宽带多频的信号特性,分析了加窗插值算法和谱估计法局限性,提出基于加窗插值和Prony的间谐波检测法.先通过加窗插值求解各个信号参数,进而采用频率分析定位临近谐波和间谐波所在频率区间,最后对时域滤波后的残差分量用P...     

基于加窗插值和Prony的电力系统间谐波算法

邻近谐波或基波的间谐波,是导致电压闪变的直接原因,准确检出该成分,对于改善电能质量具有重要意义.考虑真实电网宽带多频的信号特性,分析了加窗插值算法和谱估计法局限性,提出基于加窗插值和Prony的间谐波检测法.先通过加窗插值求解各个信号参数,进而采用频率分析定位临近谐波和间谐波所在频率区间,最后对时域滤波后的残差分量用Prony算法计算.Matlab仿真表明该方法频率分辨率和精度优于加窗插值,相对传统Prony法不需要估算信号个数,能有效消除伪谱的影响.     

一种加三项余弦窗的加窗插值FFT算法

提出了一种基于三项余弦窗exact Blackman窗的插值FFT算法。讨论了exact Blackman窗的频率响应,详细推导了基于exact Blackman窗的插值FFT算法的计算公式,并采用三次样条插值函数计算频率修正系数和复振幅的修正系数。仿真计算结果表明,利用三次样条函数计算的谐波幅值误差小于0.1%,频率误差小于0.01 Hz,相位误差小于5%。新的插值FFT算法能够有效地提高电力系统谐波的测量精度,与其他四项余弦窗加窗插值FFT算法相比,具有较小的运算量和较好的实时性。     

一种加三项余弦窗的加窗插值FFT算法

提出了一种基于三项余弦窗exact Blackman窗的插值FFT算法.讨论了exact Blackman窗的频率响应,详细推导了基于exact Blackman窗的插值FFT算法的计算公式,并采用三次样条插值函数计算频率修正系数和复振幅的修正系数.仿真计算结果表明,利用三次样条函数计算的谐波幅值误差小于0.1%,频率误差小于0.01 Hz,相位误差小于5%.新的插值FFT算法能够有效地提高电力系统谐波的测量精度,与其他四项余弦窗加窗插值FFT算法相比,具有较小的运算量和较好的实时性.     

基于三次样条函数的加Blackman-harris窗插值FFT算法

使用加Blackman-harris窗插值快速傅里叶变换(FFT)算法计算电力系统谐波时,其频率修正系数公式和复振幅的插值修正函数过于复杂.提出利用三次样条函数逼近其频率修正系数的7次多项式和复振幅的修正函数,采用三次样条插值函数的有效形式计算频率修正系数和复振幅的修正系数,将插值FFT算法的频率修正系数曲线分为10段,给定11个等间距插值点,并将复振幅修正系数曲线以频率修正系数间隔0.1分为10段,给定11个等间距插值点,分别构造出频率修正系数和复振幅修正系数的快速计算公式.公式简单,计算量小,程序实现方便,实时性好,并且在分段处连续,分段处的计算值为精确值.仿真结果表明,该算法计算所得幅值误差小于0.01%,频率误差小于0.003 Hz,相位误差小于1%.     

一种改进FFT多谱线插值谐波分析方法

针对谐波分析中加窗FFT计算存在运算量大的问题,对常用窗函数进行比较,利用莱夫-文森特(RifeVincent,RV)窗优越的频谱特性,提出一种基于4项RV(I)窗多谱线插值FFT改进算法。通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用窗函数主瓣内相邻谱线间的相位特性,以及谐波频点附近的最大值谱线、次大值谱线和较大值谱线确定频率谱线的准确位置,改进了修正谐波幅值、频率偏差的计算方法,满足谐波分析准确度要求的同时,大幅降低运算量,提高谐波分析的实时性。仿真结果表明,提出的谐波分析方法能有效克服频率波动的影响,提高谐波测量的准确度,且能有效抑制白噪声的影响。     

FFT分析电力系统谐波的加窗插值算法

采用快速傅里叶变换 (FFT)进行电力系统谐波分析时很难做到同步采样 ,故造成频谱泄漏 ,影响谐波分析的结果。本文对FFT的泄漏原因进行了分析 ,并用组合余弦窗对采样数据加权及利用插值对FFT的结果进行修正 ,精度得到极大的提高。文中给出了该算法进行谐波分析的算例 ,计算结果表明 ,基于Blackman Harris窗的算法具有更高的计算精度和效率。     

基于Nuttall窗插值FFT的标准源谐波分析算法

电力标准源是用于输出电力仪表测试的基准信号,其输出精度主要取决于反馈检测精度.采用FFT对标准源输出进行谐波分析时,很难做到同步采样和整周期截断,由此造成的频谱泄漏将导致谐波分析时存在较大的误差.针对上述问题,基于插值算法的原理,提出了4项3阶Nuttall窗函数与双峰谱线的插值算法,给出了谐波幅值、相位和频率的修正公式.仿真和实验结果证明所提算法能够有效抑制频谱泄露,显著提高标准源输出精度.     

电力系统谐波分析仪算法研究

针对谐波分析仪采用ＦＦＴ算法计算速度虽快但不能保证精度的缺点,提出了一种改进的傅里叶算法,该算法计算速度虽慢,但精度较高,能有效地克服非周期分量对谐波测量的影响。     

基于改进复调制细化法和加窗插值快速傅里叶变换的电力系统谐波分析

当遇到含有频率接近成份的谐波信号时,加窗插值傅里叶变换(fast Fourie transform,FFT)等传统的谐波分析方法不能准确地进行分析。文章采用基于复解析带通滤波器的复调制细化法对频率接近的谐波成份进行细化分析,然后再用加窗插值FFT分析其他频率成份。与直接使用加窗插值FFT法对比的仿真分析表明,该方法能够以较高的频率分辨率分析出频率较接近的谐波成份。     

加窗插值FFT的电网谐波分析算法研究

快速傅立叶变换(FFT)在测量电力系统谐波时存在的频谱泄漏问题会产生较大误差,从而影响分析结果。加窗插值算法可以有效减小泄漏,改善谐波幅值、相位测量准确度。选择电力系统中较为常用的Hanning窗和Blackman-Harris窗插值法,通过仿真对算法的精度和复杂性进行比较分析,对算法进行了进一步修正,使得谐波分析结果与实际情况更为接近。     

电力谐波检测FFT数字逻辑的设计与实现

为实现运算高速、强数据吞吐能力的快速傅里叶变换FFT(fast Fourier transform)运算处理器,探讨了基于现场可编程阵列的电力谐波检测FFT数字逻辑的设计方法.该逻辑设计采取了层次化自顶向下的设计模式,对蝶形运算、地址发生、工作存储单元等各模块进行了硬件语言描述,并通过采用复用逻辑及流水线技术,平衡了面积与速度的要求.在电力谐波检测仪原型应用的测试表明,该FFT运算逻辑可稳定运行在60MHz,单帧数据的处理时间为38 μs,流水线操作延迟为116 ns,取得了良好的应用效果.     

基于FPGA的高速FFT处理器在电力谐波检测系统中的设计与实现

在电力谐波检测中,经常需要对谐波信号进行频谱分析,为实现谐波信号频谱数据的实时输出,探讨了基于FPGA的高速FFT处理器的设计与实现。该处理器模块采用按时间抽取基4算法,碟形运算单元采用CORDIC算法代替了复乘运算,减小了系统资源占用,同时采用双端口RAM存储结构进行同址运算,完成了整个单元的流水线操作,提高系统速度;整体基于VHDL语言进行模块化设计,经过信号仿真测试,当系统工作频率为100MHz时,完成1024点输入为16位定点复数的FFT运算仅需要51.3μs,仿真结果表明该处理器能够很好的高速电力谐波检测系统高速实时性要求。     

谐波小波变换在电力系统谐波检测中的应用

谐波小波方法是近年来发展起来的一种新的信号处理方法,鉴于谐波小波任意频段的"细化"能力,将其应用于噪声环境下电力系统谐波及间谐波检测中。首先对信号频谱进行分析确定尺度参数,然后运用谐波小波方法实现各谐波分量的分离,同时计算出各谐波分量的瞬时幅值和频率,并对结果进行最小二乘法拟合,以提高精度。数值分析结果表明该方法准确有效。     

凯塞窗插值FFT的电力谐波分析与应用

采用矩形窗、三角窗等基本窗函数和广义余弦窗函数对信号加权可减少非整数周期截断造成的频谱泄漏和栅栏效应的影响,但其效果受到窗函数固定旁瓣性能的制约。通过分析凯塞(Kaiser)窗函数的主瓣与旁瓣衰减可自由选择的特性,提出基于Kaiser窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)的电力谐波分析方法,建立奇次、偶次谐波求解的数学模型和实用的插值修正公式,推导信号基波与各次谐波频率、幅值、初相角的计算式。仿真和实测结果表明,Kaiser窗插值FFT方法设计实现灵活、抑制频谱泄漏效果好,据此研制的三相多功能谐波电能表的基波有功误差≤0.2%,基波无功误差≤1%,2～21次谐波分析满足GB/T14549—1993的A类谐波测量仪器要求。