基于Blackman自乘-卷积窗的FFT谐波检测算法

电网中存在的大量谐波严重影响着电力系统的安全稳定运行,快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法被广泛应用于电网谐波的检测,由于存在频谱泄漏和栅栏效应导致谐波参数检测的误差较大,通过加窗函数和插值算法可以提高FFT算法的精度。对窗函数进行自乘和卷积运算可以改善旁瓣性能,以Blackman窗作为母窗,进行自乘和卷积运算,提出了Blackman自乘-卷积窗,该窗函数具有较优的主瓣和旁瓣性能。结合三谱线插值算法,推导出频率、幅值、相位的插值修正公式。采用Blackman自乘-卷积窗和其他余弦窗对含弱幅值信号的复杂信号进行对比仿真,验证了Blackman自乘-卷积窗三谱线插值算法在检测弱幅值信号时依然具有很高的精度,对含白噪声的信号进行仿真,验证了该算法对谐波信号参数检测的相对误差较小,抗干扰能力强。     

分布式能源接入系统中的谐波电能表应用

介绍了分布式能源的概念及分布式能源接入系统的网络结构,以及一种基于Blackman-harris窗三谱线插值FFT高精度电力谐波分析算法,并基于此算法设计了一种高端谐波电能表,给出了谐波电能表的硬件结构图,算法实现流程图;给出了谐波电能表在分布式能源监控系统中应用的设计方案及其在0.4kV级接入系统和10kV级接入系统的接入方式,对分布式能源接入系统中谐波的准确测量及谐波电能表的应用意义重大。     

基于Hanning自相乘窗的电力谐波FFT分析方法

目前谐波分析准确度的关键在于窗函数具有优秀的旁瓣特性。提出了Hanning窗进行时域自相乘运算,得到一种新的Hanning自相乘窗,具有旁瓣特性随着相乘次数的增加不断提高的优点。同时提出基于五项余弦组合窗的四谱线插值FFT的电力谐波分析方法,利用曲线拟合函数得到四谱线插值修正公式。对该窗函数与Hanning窗,Nuttall4项5阶窗的四谱线插值进行仿真对比,验证提出的窗函数对幅值、相位、频率具有更高的分析精度。对南京化工园热电二次电流进行谐波分析进一步验证了所提出的窗函数的有效性。     

基于加窗双峰谱线插值的高精度FFT谐波分析

傅里叶变换进行电力系统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影响谐波分析的效果，通过加窗和插值可以改善谐波分析的准确度。讨论了加余弦窗与双峰谱线插值算法，利用多项式逼近的方法得到频率和幅值的修正公式，这些改进能够进一步降低泄漏和噪声干扰，提高谐波分析的准确性。仿真结果证实了算法的正确性与易实现性。     

汉宁双窗全相位FFT三谱线插值检测谐波算法

在非同步采样情况下,利用快速傅里叶变换(FFT)进行电力系统谐波分析时,会带来频谱泄漏现象和栅栏效应,影响了信号的量测精度.为此,提出了一种汉宁双窗全相位FFT三谱线插值检测谐波算法.该算法原理是:在汉宁双窗全相位FFT分析的基础上,利用基波频点附近的3条相邻谱线幅值作比,计算出频率校正量,并由此估计出谐波信号的幅值;...     

基于窗函数和谱线插值理论的谐波检测方法

基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)的谐波检测方法,因其理论原理简单和易于嵌入测量系统中而得到广泛应用,但由于存在频谱泄漏和栅栏效应而造成检测准确度不高,因此对于FFT谐波检测方法的改进成为急需解决的问题。首先介绍基于窗函数理论的谐波检测方法和基于谱线插值理论的谐波检测方法,阐述了这两种方法的具体原理,分析和总结了改进方法的研究现状。然后通过仿真分析对所述的两种改进方法进行验证,并分别给出相应的结论。最后对基于窗函数和基于谱线插值理论的谐波检测方法进行总结以及对未来的研究方向进行展望。     

基于四谱线插值FFT的电网谐波检测方法

在采用快速傅里叶变换法分析电网中各次谐波时,因信号的非整周期截断和非同步采样而造成的频谱泄露会对检测结果的准确性造成影响。为了提高谐波检测的准确度,提出了一种基于四谱线插值的快速傅里叶变换算法。该算法通过对加窗信号的离散频点处幅值信息的分析,利用谐波频点附近的四根谱线进行加权运算,进一步提高了谐波幅值和相位检测的准确度。通过数据拟合,得到常用的窗函数所对应的谐波分析实用修正公式。由数值仿真分析可以看出,该算法具有更高的检测精确度。仿真及实测的结果充分验证了该算法的准确性和有效性。     

基于Hanning自乘-卷积窗FFT三峰插值修正的电能计量新算法

综合自乘窗和自卷积窗的优势,设计出一种Hanning自乘-卷积窗函数,其具有较优的主瓣和旁瓣性能。基于Hanning自乘-卷积窗FFT三峰插值修正公式、FFT的频移性以及Hanning自乘-卷积窗函数的频谱,拟合推导出信号基波和谐波的通用幅值、相位和频率插值修正公式,并给出了基于该窗函数的一种电能计量新算法。计算精度对比仿真实验以及基波频率波动仿真实验结果表明,基于Hanning自乘-卷积窗函数FFT三峰谱线插值修正的电能计量新算法,具有较高的计算精度和更优的计算稳定性。     

基于新型B-N窗和改进分区法的三相不平衡度检测

国标GB/T15543-2008要求电压不平衡度计算需在获取基波幅值和相位基础上再求取相序分量,但其计算方法涉及开方运算与相角求取,不利于嵌入式系统实现。本文构建新型B-N互卷积窗函数,推导基于新型B-N互卷积窗三谱线改进FFT修正算式,采用改进坐标分区法实现相序分量求取。据此提出基于新型B-N窗和改进分区法的三相不平衡度检测方法。避免了复杂开方运算,提高了基波幅值和相位的检测精度,最终实现三相不平衡度的快速准确检测。仿真实验结果表明,本文提出算法在基波、谐波及噪声干扰情况下,均能有效实现不平衡度的准确检测,相比国标推荐方法,实现简单且准确度更高。     

Dolph-Chebyshev窗插值FFT的谐波参数估计

Dolph-Chebyshev窗是一种具有最大振幅比的时窗函数,其频谱旁瓣衰减可以进行自由选择。文中研究了该窗频谱特性,给出了旁瓣电平与形状参数的数学关系式以及主瓣宽度与旁瓣电平的数学关系式,并提出了基于Dolph-Chebyshev窗插值FFT(fast Fourier transformation)算法的谐波参数估计方法。仿真结果表明,在选择合适形状参数时,Dolph-Chebyshev窗谱具有良好的频率泄漏抑制特性。该算法对电网谐波幅值、频率和相位的估计与经典窗函数的算法相比,精度有了一定提高。     

基于改进能量算子和六项余弦窗频谱校正的电压闪变包络参数检测

随着新能源和电力电子技术的广泛发展与应用,当前电网电压波动与闪变问题日趋严重。针对电压闪变参数的准确检测和评估,提出基于改进能量算子和六项余弦窗三谱线改进FFT的电压闪变包络参数检测方法。该方法与传统能量算子相比,无需平方根运算,计算速度更快、实时性更好。基于推导出的闪变校正系数使其在基波频率波动及各类谐波等电网干扰情况下的准确度和稳定性均显著提高,并搭建基于PXI+Lab VIEW架构的检测平台进行测试。仿真实验和实测结果证明:在分别含有单一调幅波调制、多频率调幅波调制、电网基波频率变动、含有各类谐波和白噪声干扰时,所提检测算法相比传统能量算子稳定性好、准确度更高,可有效实现电压闪变参数的在线检测与准确分析。     

应用三谱线插值FFT分析电力谐波的改进算法

分析了加窗三谱线插值FFT算法的原理。针对算法开方运算量大、响应速度慢的不足,分析了窗函数主瓣内谱线的相位特性,推导出在忽略谐波间泄漏影响的情况下窗函数主瓣内任意相邻两根谱线相位差等于π的规律。在此基础上提出了一种改进三谱线插值修正算法,该算法在不影响精度的前提下可将插值过程所需的求幅值运算量减少为常规算法的1/3。仿真和实验结果表明,改进算法有效地减少了插值过程的计算量,提高了算法响应速度,同时仍然具有较高的计算精度,适用于电力谐波的分析测量。     

基于高倍过采样与加窗插值FFT的电力谐波分析

为提高谐波分析精度,分析了信号加窗引起的信噪比损失以及AD转换产生的量化误差,阐述了过采样技术提高信噪比的原理。在此基础上,提出了基于高倍过采样和加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)的谐波分析方法。该方法充分利用AD转换器的潜力,以尽量高的采样速率进行AD采样,同时通过均值滤波避免高倍过采样引起的采样数据量激增问题。详细研究了所提谐波分析方法对信号中谐波分量幅值和相位的影响,并给出了简洁实用的谐波幅值和相位校正方法。仿真表明,所提方法可在不增加系统成本的前提下改善加窗插值FFT的抗噪声能力,提高谐波分析精度。     

基于四阶Hanning自乘窗FFT三峰插值的电能计量新算法

为了进一步提高加窗插值算法的计算准确度,文章提出一种新型五项余弦组合窗函数—四阶Hanning自乘窗函数,并基于该窗函数拟合推导出了加窗FFT三峰谱线插值的通用幅值、相位和频率修正公式;利用这些通用插值修正公式,提取出被测电压、电流信号基波和谐波的幅值、相位和频率参量,进而精确计算出基波电能和谐波电能。仿真结果表明,由于该窗函数具有较好的主瓣和旁瓣性能,可有效地抑制频谱泄露和栅栏效应的影响,故基于它构建的电能计量新算法具有较高的计算准确度。     

基于Nuttall窗四谱线插值FFT的电力谐波分析

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)在非同步采样和非整数周期截断时难以精确检测谐波各参数。加窗和插值算法可提高FFT的精确度。分析了Nuttall窗的频谱特性,提出了基于Nuttall窗四谱线插值FFT的电力谐波分析算法。该算法充分利用峰值谱线频点附近的四条谱线进行加权运算以提高谐波分析精度,运用多项式拟合推导出实用的插值修正公式。仿真结果验证了在非同步采样时,该算法检测谐波的精度更高,有效地抑制了频谱泄漏。     

基于Hanning自卷积窗和三谱线插值的 谐波无功功率测量方法

本文提出一种基于Hanning自卷积窗和三谱线插值的谐波无功功率测量方法。根据Budeanu关于无功功率的定义,直接计算无功。计算所需要的谐波频率、幅值和相位则通过采用基于Hanning自卷积窗和三谱线插值的算法得到。Hanning自卷积窗可以有效抑制信号的频谱泄漏。三谱线插值利用幅值最大的谱线及其相邻2根谱线能够确定谱线的准确位置,进而得到谐波的频率、幅值和相角。相对于采用重构的方法,直接计算无功功率的方法要简单。在Matlab平台上的仿真表明,基波频率波动的情况下,本文所提方法得出的结果比基于双谱线插值算法得出的结果具有更高的准确度。