基于加窗递推DFT算法的快速相位差校正法研究

计算谐波的相位差校正法利用间隔一个周期的两段连续N点时域采样信号并进行两次N点FFT变换,利用其对应离散谱线的相位差计算出频率变化量对幅值和相位进行校正.为了减少两次FFT运算量和提高实时性,采用了加余弦窗的递推DFT算法并利用间隔一个采样周期的两次DFT变换计算其对应离散谱线的相位差.由于加Blackman-harris窗函数的频谱泄漏影响小计算精度高,为了提高计算精度,采用加Blackman-harris窗截断,结合Blackman-harris窗的幅值修正系数公式可以准确校正幅值.为进一步提高计算速度,在计算幅值修正系数时还利用了嵌套形式的三次样条函数.通过仿真计算结果可以看出,频率误差小于0.000 1 Hz,幅值误差小于0.02%,相位误差小于0.5%,具有较高的精度.     

基于加窗递推DFT算法的快速相位差校正法研究

计算谐波的相位差校正法利用间隔一个周期的两段连续N点时域采样信号并进行两次N点FFT变换,利用其对应离散谱线的相位差计算出频率变化量对幅值和相位进行校正。为了减少两次FFT运算量和提高实时性,采用了加余弦窗的递推DFT算法并利用间隔一个采样周期的两次DFT变换计算其对应离散谱线的相位差。由于加Blackman-harris窗函数的频谱泄漏影响小计算精度高,为了提高计算精度,采用加Blackman-harris窗截断,结合Blackman-harris窗的幅值修正系数公式可以准确校正幅值。为进一步提高计算速度,在计算幅值修正系数时还利用了嵌套形式的三次样条函数。通过仿真计算结果可以看出,频率误差小于0.000 1 Hz,幅值误差小于0.02%,相位误差小于0.5%,具有较高的精度。     

基于时移相位差校正的准同期算法研究

因并列双方电压信号的频率不相等且在并列过程中不断变化,难以同时实现同步采样。离散傅里叶变换DFTr(Discrete Fourier Transform)算法存在因时域截断而产生的频谱泄漏,因此用于测量并列电压参数误差较大。基于加窗和相位差校正的新DFT算法,利用原始采样数据,构造出两段数据序列．其中第二段序列比第一段滞后L点。对这两段序列作加窗DFT后,再利用其对应峰值谱线的相位差对并列双方电压信号的频率、幅值和相位等参数进行校正。该算法无需对电压信号进行同步采样．可有效减少非整周期采样所造成的泄漏误差,从而精确地测量电压信号的参数,且算法适合于多种对称窗函数。仿真结果证明该算法测量精度高．具有较好的实用价值。     

一种基于频率补偿的改进插值谐波分析算法

针对传统单峰谱插值谐波测量算法在非同步采样时由于频谱泄漏造成测量精度不足的问题,提出一种基于频率补偿的改进算法,并且分析传统插值算法的测量误差,改进了修正公式。该算法通过三个步骤实现,第一,基于汉宁窗插值校正频率,然后利用相对频偏进行频率补偿得到准同步化序列。第二,采用准同步化序列基于汉宁窗再次插值校正频率,将两次计算得到的相对频偏相加用于修正频率,进而减轻频谱泄漏的影响。最后,为了提高幅值和相位的测量精度,利用准同步化序列基于平顶窗直接估计,无需推导反演公式。仿真实验结果表明,该算法的测量精度相比于传统的单峰谱插值算法提升显著,在噪声环境下相比于四谱线插值、相位差算法,该算法具有更高的精度和抗噪性能,验证了所提出算法的有效性和准确性。     

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。     

基于相位差校正的谐波测量算法研究

提出基于加窗和相位差校正的谐波测量算法,对信号以相同的采样频率作2次非整周期采样．进行加窗离散傅里叶变换DFT（Discrete Fourier Transform)后,求得的相位具有基本相同的测量误差,相减后可基本抵消。构造2个数据序列作DFT,利用其对应峰值谱线的相位差计算出校正公式．对各谐波分量的参数进行校正。该算法无需对信号进行整周期采样,可有效减少泄漏误差、抑制噪声和谐波之间的干扰．从而精确测量各谐波的频率、幅值和相位。仿真结果证明,该方法实现简单、测量精度高．适合加多种对称窗的情况,具有较好的实用价值。     

FFT应用于谐波测量中频谱泄漏的分析与处理

FFT是谐波测量中使用最广的方法之一,但利用其进行测量时存在着频谱泄漏,影响测量结果准确性。具体阐述了频谱泄漏产生的原因,并分析三种减少泄漏的方法,同时比较了这三种方法之间的差异,给出了仿真比较结果。     

一种减小频谱泄漏的同步化算法

针对非同步采样情况下快速傅立叶算法进行谐波分析时所出现的频谱泄漏问题,本文分析了产生频谱泄漏的原因,提出一种应用插值函数的同步化算法,其目的是修正初次采样序列得到近似理想的同步采样点,以减小DFT分析产生的频谱泄漏.仿真结果表明该算法使频谱泄漏大大小于未同步化方法,具有良好性能、计算量小、适合于实时测量应用的特点.     

基于三谱线插值FFT的电力谐波分析算法

快速傅里叶变换在非同步采样和数据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。为此,文章提出一种改进的加窗插值傅里叶变换算法进行电力谐波检测。该算法通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用谐波频点附近的3根离散频谱的幅值确定谐波谱线的准确位置,进而得到谐波的幅值、频率及相位。推导的三谱线插值修正算法能够进一步提高谐波分析的准确性。基于该算法,通过多项式拟合的方式,得出了一些典型窗函数的谐波分析实用修正公式。通过仿真,验证了相比目前常用的双谱线插值修正算法,该算法在加相同窗函数情况下具有更高的计算准确度,从而验证了该算法的有效与实用。     

减少频谱泄漏的一种自适应采样算法

首先叙述了频谱泄漏的概念,分析了造成频谱泄漏的原因,并总结了国内外提出的各种减少频谱泄漏的方法,提出一种等角度间隔的自适应软件同步采样算法。该算法在信号频谱分析过程中利用相量理论实现了采样频率的自适应调整。仿真结果表明,该处不仅大大减少了频谱泄漏,提出了谐波分析的精度,且增加的计算量有限,完全能够保证分析的实时性,在以交流电信号测量的基础的系统中具有较强的应用价值。     

基于SRFFT算法的电力系统谐波分析的研究

针对目前FFT算法的不足,提出了一种全新的复序列加窗插值分裂基快速傅里叶变换(SRFFT)算法,该算法能够极大地提高FFT计算的精度。对此算法进行了模拟分析,给出仿真实例,实例证明该算法能准确测量各次谐波参数,对于电力系统谐波分析和抑制具有很大的实用价值。     

基于乘法窗函数的插值FFT的谐波分析方法

针对常规加窗插值算法在使用过程中会出现不满足要求的情况,提出了一种新的乘法窗函数构造方法。以三种常规窗函数为例构造出九种乘法窗函数,并验证了基于这些乘法窗函数的三谱线插值FFT的谐波高精度分析方法。分析了新的窗函数的性能,将新窗函数应用到三插值FFT的谐波分析算法当中。仿真实验表明,构造出的窗函数在10个周期左右数据和5阶拟合条件下,相比于常规窗函数插值算法有更高的准确度。在实际工程中可根据需要选择所构造的窗函数。     

NPT型IGBT静态模型分析及仿真

对非穿通型绝缘栅双极晶体管(NPT-IGBT)的静态工作特性进行了理化分析.从IGBT结构入手,把它看作MOSFET驱动的BJT,从其包含的BJT和MOSFET分别讨论.并且对比了传统BJT模型和IGBT中包含的BJT模型的分析方法,详细讨论了用双极传输方程分析BJT模型.在MATLAB的仿真环境中添加相应的模型描述语言S-function,实现静态特性,为实现动态仿真提供前提条件.     

数据采集设备的失真度测试方法研究

根据失真度的测试原理、通用测试方法及其特点,提出一种针对数据采集设备的失真度测试方法——改进的频谱分析法。频谱分析法的核心是FFT,FFT方法进行谐波分析会出现谱泄漏现象,影响失真度的测试精度。针对这种现象,进行了特殊测试频率点和加窗函数两项改进处理。经数据分析与处理表明,改进后的频谱分析法有效地减少了谱泄漏的影响,真实还原了各次谐波的幅度,提高了失真度的测试精度,为数据采集设备提供了合理测试方案。     

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。     

基于频域伸缩的改进DFT算法

离散傅里叶变换是对电力系统稳态信号进行频谱分析的最基本数学工具,也是国际电工委员会推荐用于谐波和间谐波测量的变换方法。该方法在分析窗口长度与实际信号周期不符时,各单独的谐波成分在频域会出现栅栏效应。文章提出一种基于频域伸缩的改进DFT算法,该方法将频域信号做了适当伸缩,能直接在离散谱线上得到幅值和相角,克服了栅栏效应,避免了插值运算,从而提高了效率。利用MATLAB分别仿真加窗和噪声对算法的影响,并和其他方法进行比较。仿真结果证明了基于频域伸缩的改进DFT算法的有效性,准确性和稳定性。     

低信噪比正弦信号相位差测量算法对比研究

相位差测量技术在许多领域有着广泛的应用,目前存在多种测量算法但并没有关于低信噪比正弦信号相位差测量的专题研究,针对这一问题研究了7种相位差测量算法的适用性和优缺点,其中包括相关分析法、傅里叶变换法、希尔伯特变换法、三参数法、数字锁相放大法、基于互相关的最小二乘法及正交延迟估计算法,详述了各算法的理论分析,并给出了具体算法在低信噪比条件下的MATLAB仿真结果,研究表明,三参数法、傅里叶变换法、数字锁相放大算法以及基于互相关的最小二乘法可以满足低至-20 dB的正弦信号相位差的测量,测量精度达到5％以内,并且对于小相位差的测量有着良好的效果.     

基于窗函数优化的布里渊光时域反射仪测温精度提升研究

基于短时傅里叶变换(short time Fourier transform, STFT)算法的布里渊光时域反射仪(Brillouin optical time domain reflectometer, BOTDR)可实现快速温度检测,但存在频率泄漏和栅栏效应,导致测温精度较差。针对上述问题,在搭建STFT-BOTDR测温系统的基础上,通过窗函数和运算点数优化,抑制了STFT算法所引发的频率泄漏,实现了STFT-BOTDR测温精度提升。实验中设置时域窗口长度为1.6 m,窗口滑动步进为0.5 m,对比了不同窗函数与运算点数下的测量精度。结果表明,当采用汉宁窗且运算点数为1 024时,可实现9.6 km光纤末端温度变化的准确检测与定位,误差为1.012℃;测量精度为±2.5 MHz。而未采用窗函数时测量精度为±12.5 MHz,无法实现温度变化准确测量。研究结果为STFT-BOTDR温度检测系统精度优化提供了借鉴。