基于实值Root-MUSIC和Prony算法的间谐波参数估计

提出一种实数形式的求根多重信号分类(Root- MUSIC)算法,其无需将实值转换为复频率,从而降低了计算复杂度.由Root-MUSIC多项式的根估计出信号频率,同时由这些根采用普罗尼(Prony)法中的最小二乘法估计出信号的幅值和相位.与传统先估计频率、再由其他算法估计幅值和相位的方法相比,所提方法减少了大量计算步骤.仿真结果表明,用所提方法估计的间谐波参数精度高,在存在噪声的情况下也能准确估计出谐波和间谐波频率、幅值和相位.     

基于快速傅立叶变换和多重信号分类法的间谐波频率估计

在电力系统中,间谐波检测是抑制间谐波的重要环节,准确有效地确定信号中的间谐波分量,对于改善电能质量有重要意义.FFT能够实现整数次谐波检测,对于非整数次谐波的检测存在着频率泄漏和栅栏效应,而MUSIC法需要在整个频域内进行谱峰搜索,影响其实用性.本文将FFT和MUSIC算法相结合,利用FFT缩小搜索域,再利用MUSIC进行频率细化,即克服了FFT的频率泄漏和栅栏现象,同时缩短谱峰搜索时间,可以更有效地估计出间谐波的频率,仿真试验说明了此方法的有效性及频率估计的精确度.     

基于Prony算法的谐波和间谐波频谱估计

电力系统中,准确有效的确定信号中的各次谐波分量及间谐波信号,对于改善电能质量有着重要意义.在分析间谐波特性基础上,提出了一种基于Prony算法的信号分解法.该方法将指数变换的时频特性与谐波信号特性描述相结合,可以提供各种分量的特征指标,如频率、幅值、相位等,并利用最小二乘法得到高精度的拟合.经过电弧炉模拟系统试验证明,Prony 算法在谐波和间谐波信号分析中,可提供有效、准确的分析结果.     

基于Root-MUSIC和支持向量机的间谐波参数估计

为准确地检测电力系统中间谐波信号的参数,提出基于求根多重信号分类法(Root-MUSIC)和支持向量机(SVM)的间谐波参数估计方法。首先对采样数据构成的自相关矩阵进行特征分解,利用信号子空间和噪声子空间的正交性求得谐波和间谐波的个数及频率;然后通过支持向量机算法对间谐波信号的幅值和相位进行回归估计。Matlab仿真结果表明:该算法在低信噪比下频率估计准确,利用支持向量机在处理小样本数据上的优势,有效的提高了幅值和相位估计的精度。     

基于特征空间求根法的非整数次谐波估计方法

现有傅里叶算法在含有非整数次谐波的情况下存在着频谱泄漏和栅栏效应,AR模型谱估计和多信号分类法(MUSIC)法能提高频率分辨率,但对噪声敏感,容易产生虚假频率。提出基于特征空间求根法进行频率的精确估计,对修正的信号自相关矩阵进行特征值分解,利用信号子空间和噪声子空间的正交性构造多项式,进行多项时求根,得到单位圆上的根进行频率估计,在此基础上通过三角回归法,解一超定方程组得到相应的振幅和相位。并与MUSIC法在无噪声和有噪声情况下进行仿真比较,证明了该方法在提高分辨率、减小估计偏差和提高数据精度的有效性。     

基于空间谱和支持向量回归机的间谐波分析

针对电力系统中存在的间谐波问题,提出一种结合参数法和非参数法特点的间谐波频谱分析算法。首先,为了应用空间谱分析需要将电网信号变换为空域信号;然后应用盖氏圆盘估计协助求根多重信号分析算法准确估计信号源数及其频率;最后由稳健支持向量回归机计算幅值和相角。获得准确频率信息后,支持向量回归机计算的频率范围变成已知的有限频率点,计算量降到最低,并且此算法无需同步采样和过长的采样数据。通过仿真和实例检测,验证了该方法的有效性。     

基于AR谱估计和频谱分析的间谐波检测方法

自回归(Autoregressive,AR)谱估计方法频率分辨率高,但不易对间谐波幅值和相位实现精确计算;基于DFT的频谱分析方法能在辨识出各分量频率的基础上计算得到高精度的间谐波参数,但频率分辨率低。为此提出了一种结合这2种方法优势的算法来检测间谐波。首先采用基于最优窗加权修正的Burg算法估计出信号所含分量的大致频率,然后结合软件同步采样后的FFT频谱来分析计算各分量参数。同步采样时基波和谐波无泄漏,可以根据同步采样FFT谱线中只与间谐波有关的谱线来计算间谐波,此时间谐波谱线之间的相互干扰可通过利用间谐波谱线求解与间谐波参数有关的方程组来克服。最后对间谐波所靠近的基波和谐波谱线进行修正,就能保证谐波和间谐波参数精度都较高。实验证明,这种基于AR谱估计和频谱分析的间谐波检测方法能在分辨率和精度上得到兼顾。     

基于Prony谱线估计方法的间谐波检测

传统的谐波分析方法都是基于傅立叶变换,认为只有谐波周期均为基波周期的整数倍。然而,实际存在的间谐波周期与基波周期不成整数倍关系,要正确检测出间谐波,必须以间谐波与基波周期的最小公倍数作为检测周期,因此,FFT算法无法在较短的时间内精确检测到信号中的谐波和间谐波成分。将Prony谱线估计方法应用到间谐波检测中,推导出间谐波频率、幅值和相位的计算公式。仿真验证了该算法要优于FFT算法,对间谐波和谐波的幅值、频率和相位的估计具有很高的精度。     

基于多信号分类法和普罗尼法的间谐波参数估计

提出了一种基于多信号分类法(Multiple Signal Classification,MUSIC)和普罗尼法(Prony)的间谐波参数估计方法,首先通过在MUSIC功率谱曲线中设置阈值来估计信号中的谐波和间谐波频率,然后根据估计出的频率利用Prony法中的最小二乘法来估计其幅值和相位.仿真和实测信号分析结果表明,该间谐波参数估计方法在低噪声水平下可检测到整数次谐波附近的间谐波,且估计出的谐波和间谐波参数精度较高,能满足实际电网信号测试精度的要求.     

基于优化原子分解的含频谱干涉谐波/间谐波检测算法

针对现代电网中含主瓣干扰和负频率干扰的谐波/间谐波信号,提出了一种基于优化原子分解的快速检测方法。对待分析信号加Hanning窗并进行FFT谱估计,根据频域谱线的相位特性和谱线幅值的比值校正理论,构建一种高可信度综合频谱干涉判据,判断频域内发生主瓣干扰或负频率干扰的谱线。对受干扰谱线在其邻域的一定频率间隔范围内进行粒子群优化(PSO)算法粗搜索,将得到的寻优参数重新离散化,在更小的范围内采用原子分解算法,快速准确获得谐波/间谐波参数。本文方法大大减小了匹配追踪算法的寻优范围和计算量,并能保证搜索的全局最优。仿真结果表明本文算法可快速有效分析含频谱干涉的复杂谐波/间谐波信号。     

基于快速独立分量分析的谐波/间谐波频谱分离算法

在非同步采样条件下,若电网采样信号中谐波和间谐波相邻,会出现严重的频谱干涉问题,且无法识别出信号中实际频率成分。针对以上问题,提出了一种基于快速独立分量分析(Fast ICA)的频谱分离算法测量谐波和间谐波参数。首先构建了多频率成分模型,将频谱中的谱线表示为多个频率成分分量的叠加,然后利用Fast ICA算法和最小二乘法得到频率成分参数,最终实现了对相邻多频率成分的测量。仿真结果表明,该算法可以在需求谱线数较少的情况下准确识别频率成分并保持较好的测量精度,且具有一定的抗噪能力。     

RELAX算法在间谐波检测中的应用

间谐波是频率非基波整数倍的谐波成分,传统谐波测量方法将会因为非同步采样而产生泄漏误差.为准确测量间谐波,文中提出基于松弛谱估计(RELAX)的检测方法.因为该方法针对复信号进行分析,在检测前需先对采样信号进行希尔伯特变换构成复序列,计算结束后的相位测量结果也要进行修正.由于RELAX算法的复杂度集中在快速傅里叶变换(F...     

运行状态下变压器谐波损耗的估算

通过系统功率流的分析提出了一种变压器谐波损耗的快速估算方法。     

基于小波变换和小波包变换的间谐波检测

通过研究小波变换中基函数选取和小波分解过程两个关键问题,针对小波变换在间谐波检测方面的应用,对比分析不同基函数的检测性能,重点分析小波变换与小波包变换对于稳态和暂态谐波的相位、幅值特性检测精度。仿真结果表明,小波包变换具有良好时频局部化特性能聚焦信号细节,选取dmey小波基函数的小波包分解方法可实现对电力系统中稳态或时变间谐波信号更精确的检测和分析,对于小波变换电力谐波检测中的实际应用具有指导意义。     

基于TLS-ESPRIT算法和自适应神经网络的间谐波分析

提出一种基于总体最小二乘法-旋转不变技术信号参数估计(TLS-ESPRIT)算法的间谐波参数估计方法。首先通过TLS-ESPRIT算法准确估计电网信号中谐波和间谐波的个数及频率,然后应用自适应神经网络来估计其幅值和相位。自适应神经网络用于谐波分析时,不需要事先进行训练,具有实现简单快速的优点。仿真结果表明该算法无需数据同步采样、频率分辨率高、抗干扰性强、谐波和间谐波参数估计准确。     

基于频谱分析的间谐波闪变效应计算

在分析IEC闪变仪测量原理的基础上,提出一种基于频谱分析的电压闪变计算方法,先利用快速傅里叶变换（FFT）进行频谱分析,得到各频率分量的参数,然后利用这些参数计算电压闪变。新算法不仅能计算调制波和间谐波引起的总瞬时闪变视感度,还能计算出每个间谐波或间谐波对引起的瞬时闪变视感度占总瞬时闪变视感度的比例,即对闪变的贡献。它表明调制波是间谐波的特例,并且,当输入电压中含有间谐波对时,间谐波对引起的瞬时闪变视感度中的共同作用部分与基波和间谐波的初相角有关,而在以往的研究中一般未考虑相角的影响,或将相角默认为0°。仿真算例将频谱法和IEC算法进行了对比分析,验证了频谱法的有效性和准确性。     

基于谐波频谱的LCL滤波器设计

此处研究了基于谐波频谱的LCL滤波器设计。针对LCL滤波三相并网逆变器,给出采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法控制的逆变桥桥臂电压输出谐波。依据EMI滤波器设计的方法,研究谐波频谱与谐振频率之间的关系,得出LCL滤波器的谐振频率。在此基础上,设计出满足并网要求且总电感量最小的LCL滤波器。最后通过三相并网逆变器的实验装置给出了LCL滤波器设计方案的实验效果。