凯塞窗四谱线插值FFT的电力谐波分析方法

针对在采用快速傅里叶变换分析电力谐波时,对信号非同步采样以及非整周期截断的情况下,会产生频谱泄露和栅栏效应,无法有效检测谐波的各参数值等问题,提出了加窗插值算法,能够提高计算精度抑制频谱泄露,Kaiser窗的频带内能量主要集中在主瓣中,拥有绝佳的旁瓣抑制性能,该算法充分利用峰值谱线频点最近的四条谱线进行加权运算提高运算精度,运用MATLAB多项式拟合推导出实用的插值修正公式。仿真结果表明,四谱线插值算法得到的21次谐波的幅值相对误差≤0.000 01%,相位相对误差≤0.000 001%,基波频率计算相对误差为6.2×10-11%,并且能够有效消除频谱泄露和栅栏效应的影响,计算精度更高。     

用于谐波测量的非均匀同步采样时钟产生方法

为了消除谐波采样中的频谱泄露并降低电路实现代价,提出非均匀同步过采样时钟产生方法.该方法使用延时锁定环路产生非均匀时钟,控制谐波采样的过采样间隔.通过合理设计过采样率、非均匀时钟频率的概率分布以及变化周期,使非均匀过采样噪声位于模数转换器输出带宽之外,减小了采样噪声对谐波频谱的调制影响,保证了非均匀时钟是统计意义上跟踪基波频率的同步时钟.过采样和时钟的非均匀特性大幅简化了延时锁定环路的结构,所需延时单元个数从3×104减少到125.采样数据可以作为同步采样序列直接进行快速傅里叶变换运算,无需消除非均匀采样噪声和频谱泄露的操作.在使用1.6384 MHz参考时钟、基波频率为46～54 Hz的情况下,63次谐波范围内的谐波幅度和相位测量误差分别小于0.02%和0.031°.     

电能质量数据采集和谐波分析方法的实现

针对电能质量的分析,设计了基于DSP和CPLD的电能质量检测装置,完成对电网信号数据的实时采集和处理.文中介绍了系统的总体结构以及数据处理的方法.由于非同步采样造成频谱泄漏和栅栏效应的误差,采用同步采样的实现方法.为提高计算的准确性,采用基于加窗插值的FFT算法分析电力系统谐波,并对算法的实现进行了详细的描述.     

电能质量数据采集和谐波分析方法的实现

针对电能质量的分析,设计了基于DSP和CPLD的电能质量检测装置,完成对电网信号数据的实时采集和处理.文中介绍了系统的总体结构以及数据处理的方法.由于非同步采样造成频谱泄漏和栅栏效应的误差,采用同步采样的实现方法.为提高计算的准确性,采用基于加窗插值的FFT算法分析电力系统谐波,并对算法的实现进行了详细的描述.     

电能质量数据采集和谐波分析方法的实现

针对电能质量的分析，设计了基于DSP和GPLD的电能质量检测装置，完成对电网信号数据的实时采集和处理。文中介绍了系统的总体结构以及数据处理的方法。由于非同步采样造成频谱泄漏和栅栏效应的误差，采用同步采样的实现方法。为提高计算的准确性，采用基于加窗插值的FFT算法分析电力系统谐波，并对算法的实现进行了详细的描述。     

基于Nuttall窗DFT校正的微电网谐波检测算法

谐波参数的准确估计是微电网谐波治理的基础和依据,微电网频率偏移大,信噪比低,采用常规傅里叶算法测量谐波误差大。提出基于Nuttall窗离散傅里叶变换(DFT)校正的谐波检测算法。首先,对采样数据加Nuttall窗,利用Nuttall窗旁瓣低且衰减快的特点抑制各频率成分间的频谱干扰;其次,采用DFT校正算法估计谐波频率、幅值、相位等参数,减小频谱泄露引起的谐波测量误差;最后,对微电网较大频率偏差和较低信噪比的情况下,对所提方法进行仿真分析。仿真结果表明,所提算法能有效抑制同步采样误差对谐波测量的影响,可显著提高微电网谐波测量的精确性。     

基于FPGA的数字频谱分析仪设计

基于FPGA设计了一种数字频谱实时分析仪,该分析仪充分利用了FPGA并行运算的特点,并结合NIOSⅡ软核处理器的可重构性,采用周期图法实现了在48 kHz采样频率下实时信号的频谱分析和信号的时域、功率谱密度的液晶显示.     

Nuttall窗的光伏系统间谐波分析方法

传统谐波分析由于很难达到同步采样和整周期截断,给谐波参数的计算带来不可避免的误差,加窗插值算法可以改善由非同步采样带来的频谱泄露和栅栏效应,依据快速傅里叶变换理论,采用双谱线加窗插值FFT算法对间谐波参数进行估计,并给出了Nuttall窗的间谐波频率、相位和幅值的插值修正公式.通过对模拟谐波信号的仿真发现,该算法能够在对信号谐波准确分析的基础上实现对间谐波的精确检测,并且比其它对比窗函数具有更高的精确度.     

基于SOPC的远程电能质量监测系统的设计

针对目前远程电能质量监测系统中的缺陷,本文重点引入SOPC（System On Programmable Chip）技术,将该系统下位机的各个功能模块集成在一片FPGA（Field Programmable Gates Array）上,再通过GPRS网络以实现对远程电能质量的监测,以此构建的系统具有性能稳定、实时性强、集成度高、可重构的特点。作者首先给出了NiosII软核及SOPC的技术特点,并结合给出的设计方案就其中的设计要点、难点进行了阐述。     

基于Rife-Vincent自卷积窗和三谱线插值修正的次同步振荡模态参数检测

准确检测次同步振荡模态参数对保证电力系统安全稳定运行具有重要意义。快速傅里叶变换已广泛应用于次同步振荡在线监测,为提高计算精度、减少频谱泄露和栅栏效应对FFT分析结果的影响,采用Rife-Vincent窗进行自卷积运算构造Rife-Vincent自卷积窗,分析Rife-Vincent自卷积窗的主瓣特性和旁瓣特性;利用频点附近的三根谱线进行频谱校正,通过多项式拟合,推导出基于Rife-Vincent自卷积窗的三谱线插值修正算法。仿真结果表明:与经典窗函数相比,该方法能更好抑制频谱泄露的影响,具有更高的计算精度。     

基于FPGA的多路高速数据采集系统的实现

结合数据采集系统在电能质量监测中的应用,介绍了一种基于FPGA的多路高速数据采集系统,给出了硬件原理框图;并对系统进行了模块化的分析,讨论了影响同步采样性能的因素.实际应用证明,采用该方法设计的系统能有效地完成多路同步高速数据采集任务.     

基于FPGA的多路高速数据采集系统的实现

结合数据采集系统在电能质量监测中的应用,介绍了一种基于FPGA的多路高速数据采集系统,给出了硬件原理框图;并对系统进行了模块化的分析,讨论了影响同步采样性能的因素.实际应用证明,采用该方法设计的系统能有效地完成多路同步高速数据采集任务.     

电能质量在线监测系统的研究

提出了一种基于工控机、数据采集卡和网络的电能质量监测系统,着重介绍了基于同步采样原理的数据采集卡的原理及电压、电流、有功功率、无功功率、谐波、电压闪变等与电能质量有关的参数计算方法,简述了基于 Web的数据库查询功能。     

基于FPGA的电能质量监测装置设计

为了提高电能质量监测的精度和速度,设计了以FPGA为处理控制核心的监测装置.硬件部分主要包括信号采集单元、通信单元、电源单元等.软件方面,在FPGA上定制了NIOS II的嵌入式核心,优化了数据并行处理流程,在FPGA芯片内构建锁相倍频模块和FFT谐波分析算法模块,实现了对电能质量数据的同步采样和分析.测试表明,装置具有响应速度快、测量精度高和实时性能好的特点,符合国家关于电能质量监测的标准.     

飞机供电系统交流电压畸变测试方法

分析了飞机供电系统交流电压畸变(包括谐波、间谐波及次谐波)产生的原因.采用模拟滤波技术滤除电压基波分量减小了采样误差对高频信号测量准确度的影响;为了提高DFT的运算速度将频谱范围分成4个频段并采用降采样技术降低了各频段的数据运算量;各频段采用了不同的频谱分辨率便于测量结果的分析;信号同步采样技术保证各频段信号分析结果的相关性.对某型飞机供电系统交流电压畸变系数和畸变频谱进行了实际测试,结果表明:该测试方法符合M IL-STD-704E和GJB181A-2003对交流电压畸变的定义.     

基于SOPC的电能质量在线监测仪的设计

设计了一种新型的基于SOPC(systemon a programmable chip)的电能质量在线监测仪.该系统将很多功能模块集成到一片FPGA(Field Programmable Gates Array)上,构成片上可编程系统,实现对电能质量的监测.系统中A/D采用ADS7864,频率测量采用测周期法实现,谐波测量模块采用Altera公司的FFTIP Core.以此构建的系统具有性能稳定、实时性强、高集成度、高精度、可重构的特点.首先分析了Nios Ⅱ软核及SOPC技术的特点,并结合系统的设计方案就其中的设计要点、难点进行了阐述.     

基于卷积矩形窗的电子式互感器测量算法

针对电子式互感器测量算法中的频谱泄露现象和栅栏效应,提出了一种基于卷积矩形窗的离散傅里叶变换(CRW-DFT)算法作为测量算法以提高电子式互感器测量精度,利用矩形窗的卷积运算构造了卷积窗函数,并完成了谐波幅值、相位计算公式的推导和分析.对基于卷积矩形窗的CRW-DFT算法进行MATLAB仿真实验,结果表明卷积窗在整数倍频率附近的谱泄漏效应均低于同宽度的其他现有窗函数,表明该算法能够有效减小频谱泄漏和栅栏效应对测量结果的影响,当其用于具有较小同步误差的谐波分析时,非同步采样引起的测量误差将最小,能够有效地提高电子式互感器测量的精确度.     

凯瑟窗改进谐波法测电力电容器介质损耗因数

针对基于快速傅里叶变换(FFT)的传统谐波分析法测电力电容器介质损耗因数(tanδ)时会由于非同步采样和非整周期截断造成频谱泄露和栏栅效应的问题,依据凯瑟(Kaiser)窗函数主瓣和旁瓣衰减比例自由选择的特性,采用基于凯瑟窗的相位校正的改进谐波算法测量电力电容器介质损耗因数.在电网基波频率变化、介损角真值发生变化以及白噪声干扰等3种条件下,仿真分析该算法和基于Hanning窗、Blackman窗的插值算法的测量误差,并通过实验进行验证.结果表明,该算法与Hanning窗和Blackman窗插值算法相比能更有效地克服基波频率波动及白噪声等对电力电容器tanδ测量的影响.基于Kaiser窗函数的改进谐波算法抑制频谱泄漏效果好,准确度高,满足电力电容器介质损耗因数tanδ在线监测的要求.     

SVD滤波与改进小生境遗传算法在双馈异步电机转子匝间短路故障量提取中的应用

双馈异步发电机(DFIG)转子绕组发生匝间短路故障后,可能会导致机组运行不稳定,造成严重的经济损失,短路后定子电流会产生频率为(1±2s)f的谐波,因此分析定子电流中的谐波含量对故障诊断具有一定的意义。FFT进行短时采样频谱分析时,由于频谱泄露的影响,分辨力明显不足。为了提高转子匝间短路诊断的准确性,提出了利用SVD分解滤波算法和改进小生境遗传算法的故障诊断方法,不仅提高了谐波分析的精度,还解决了多重信号分类(MUSIC)算法谱峰搜索计算量大的缺点。仿真的结果表明,将SVD分解算法和小生境遗传算法作为故障监测方法切实可行,为转子匝间短路故障诊断提供了依据,相比单独采用FFT和MUSIC算法,计算精度和效率都有所提升。     

直扩系统中FIR数字升余弦滤波器的设计与实现

在多进制直接序列扩频通信系统中采用FIR数字升余弦滤波器,可以改善信号频谱、压缩信号带宽、抑制带外干扰.运用MATLAB软件可以仿真滤波器特性并量化出抽头系数,选择合适的抽头系数反向仿真滤波器特性以及同步调整抽头系数,可使实际滤波器的性能达到最佳要求,同时,在FPGA中的实现方法上用选择器代替乘法运算,既简化了设计和运算,又提高了效率和资源利用率.