基于四项余弦窗三谱线插值FFT的谐波检测方法

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在非同步采样情况下存在较大的误差,为了减小非同步采样对FFT的影响,通过选择旁瓣性能良好的4项5阶Nuttall窗结合插值FFT进行电力谐波检测。推导了实用的三谱线插值修正公式,利用谐波频点附近的三根离散频谱的幅值确定谐波谱线的准确位置,进而得到谐波幅值、频率及相位的修正公式。仿真结果验证了该算法在非同步采样时,与加Hanning窗和Blackman-Harris窗插值FFT相比有更高的分析准确度,同时,在加相同窗函数情况下,与双谱线插值修正算法相比也具有更高的准确度。仿真结果还验证了测量数据含有白噪声时,算法仍然具有较高的准确度。基于该算法的检测仪器的实测结果也验证了算法的有效性。     

基于加窗频移算法的谐波和间谐波检测方法

在电力系统谐波和间谐波的检测中,加窗插值算法在一定程度上解决了频谱泄漏问题,但在非同步采样下,存在非同步采样误差。该文将频移算法引入到FFT算法检测谐波和间谐波中,该方法首先对原始采样信号离散后进行数据加窗截断,来抑制谐波间频谱泄漏,再利用频谱搬移的方法使采样序列的峰值谱线与同步采样的真实谱线重合,以减小或消除同步误差,最后对频移信号进行FFT,计算出各次谐波参数。通过对加窗插值算法和加窗频移算法的实验仿真比较,结果证明了在噪声干扰下加窗频移算法具有更高的分析精度和良好的抗噪性。     

基于三角基函数分解的高精度介损角测量方法

为精确测量介损角,克服数字化测量时存在的非同步采样、基波频率波动、谐波变化等因素影响,提出并建立基于三角基函数分解的介损角测量模型,将电力谐波各参数作为未知量,基于最小二乘原理对采样数据进行最速下降迭代求解,准确提取基波电压、电流相位,进而得出介损角,排除直流和谐波分量干扰。从理论上证明该算法的收敛性,针对基波频率波动、介损角真值改变、谐波含量变化、白噪声影响等影响进行仿真实验,结果表明该测量方法使用极少采样点与较低采样率,即可获得较高的测量准确度,测量速度快。设计的基于数据采集卡与虚拟仪器技术的高压电容型设备绝缘在线监测系统,验证了该方法的可行性与有效性。     

周期信号谐波分析的一种新方法

介绍了周期信号谐波分析的一种新方法,目的是实现非同步采样条件下周期信号谐波的精确测量与分析;通过使用周期精确测量技术、截取整数个周期、剔除均值的影响等手段,提高了周期信号谐波测量准确度,实现了周期信号谐波分量的精确测量;对谐波参数的测量结果进行了误差分析;通过一个仿真实例,验证了该方法的正确性和可行性;该方法可用于非同步条件下周期信号的谐波测量。     

电网谐波的实时测量的方法和算法

文章对电网谐波的实时测量进行了探讨，分析了影响电网谐波测量的因素和实现实时测量的方法。在伟福仿真系统下对实时测量算法进行了测试。     

准同步采样法在有源电力滤波器中的应用

介绍了准同步采样方法在有源电力滤波器系统中的应用,叙述了系统的硬件设计方案及软件算法设计流程。通过仿真和原理样机相结合的方法,对该设计的合理性进行了有效的验证。试验表明:准同步采样方法可以有效地减小因为频率偏差所引起的电网参数的同步误差,提高了其准确度;能有效抑制谐波、动态补偿无功功率,并且拥有友好的人机界面。系统的开发具有很好的应用前景。     

基于Hermite插值的时变信号谐波测量研究

针对传统的基于FFT的谐波测量方法在用于测量电力网络信号,尤其是非稳态周期信号等时变信号时存在着较大误差的问题,采用了一种在时域插值的方法对非同步采样序列进行同步化,首先利用过零检测来确定信号的实际频率,根据实际频率确定了理想采样间隔并重新定位了理想采样序列的采样位置。再对理想采样点周围的实际采样值采用Hermite插值算法得到了理想采样值并对采样序列进行了二次同步化。最后对同步化后的理想序列采用FFT变换以分析其频谱。在基频偏移固定和基频不断波动的两种情况下进行仿真计算。研究结果表明,Hermite插值同步算法能够适用于上述两种情况的谐波测量,在兼顾计算效率的同时,满足了GBT 17626.7—2008国标规定的精度要求,具有一定实用性。     

频谱泄漏抑制与改进介损角测量算法研究

研究分析了非同步采样时频谱泄漏和栅栏效应对介损角测量误差的影响,提出了一种基于Hanning自卷积窗的改进FFT介损角测量算法.首先采用Hanning自卷积窗对电压电流信号加权,然后利用离散频谱插值算法和多项式拟合方法进行离散频谱校正,获得基波相位角,最后根据电压、电流基波相位差实现介损角测量.在非同步采样时,本文算法只需用4阶Hanning自卷积窗进行加权即可充分抑制频谱泄漏的影响,基于改进FFT的介损角插值计算式具有运算量小,易于实现的特点.基波频率波动、采样频率变化、白噪声影响、谐波变化等情况下的介损角仿真测量实验结果和实验室条件下的实际测量结果验证了本文算法的准确性和有效性.     

基于时域准同步的谐波和间谐波检测算法

傅里叶分析法因其简单方便成为常用的谐波、间谐波检测方法,但该方法在非同步采样时存在频谱泄露问题,由此产生的谐波和间谐波的相互干扰会严重降低测量准确性.通过采用时域准同步方法减少频谱泄漏,并采用梳状滤波器分离谐波和间谐波,可以有效提高谐波和间谐波的检测精度.在电能质量测量实时性要求高的场合,为了避免梳状滤波器导致的长时延,可以通过引入时域平均法在时延较小情况下获得相当的间谐波测量精度.给出该方法在电力谐波、间谐波测量方面应用的算法流程,并分别在MATLAB和谐波分析仪上实现谐波、间谐波分析算例.     

非同步采样下电力系统相量测量修正算法

非同步采样条件下,利用傅里叶变换进行相量分析将出现由频谱泄漏造成的误差。针对工频交流正弦信号中基波电压偏移且采样频率恒定而引起的非同步采样误差,推导了非同步采样下傅里叶变换结果表达式,建立了离散傅里叶变换相角与幅值的误差模型,得到相角和幅值误差与频率偏移量和采样初始相位角的函数关系,提出了基于基波正序分量法的相角与幅值修正算法。所提算法不需要对信号施加特殊的窗函数。仿真和实测结果表明,在基波频率波动剧烈、高斯白噪声存在、非同步采样程度较大的情况下,利用较少的计算量便可准确地获得信号的相角和幅值,适用于电力系统相量的高精度快速测量。     

谐波齿轮传动运动误差理论与测试技术的研究

详细地分析了谐波齿轮传动的误差源,误差源产生的运动误差及其频率,运用随机误差理论运动误差进行了综合,提出了运动误差的理论估算公式和对其频谱的分析方法。对运动误差的拍频现象产生的机理进行了详细的分析。建立了动态实时测试谐波齿轮传动运动误差及其频谱的测试系统,并进行了实测,验证了理论分析的正确性。     

大型望远镜测角系统误差的修正

由于大型望远镜转台轴系对测角精度要求较高,本文研究了测角数据系统的误差修正技术。分析了测角数据误差产生的原因,对测角元件误差、安装误差、被测轴系误差进行了讨论,指出轴系测角分系统的误差规律符合谐波方程,故提出采用谐波方程式来表达误差规律。针对工程应用,建立了基于傅里叶级数的简化谐波方程误差公式,用谐波方程算法和多项式拟合算法对系统误差进行修正。在一个望远镜垂直轴转台进行了试验验证,结果显示测角精度峰值由原来的3.81″提高到了1.06″。实验表明,基于傅里叶级数的修正算法,较好地符合误差分布规律;采用系统误差修正技术,可以对系统综合误差统一修正,能够有效提高系统测角精度。     

基于超声造影剂的低速血流多普勒测量技术

本文研究了以超声造影剂为基础的低速血流基波和谱波多普勒测量技术的基本原理,讨论了基于造影剂的多普勒方法的可测低速血流的下降问题,并建立造影基波／谐波多普勒测量实验系统,对自制白蛋白包膜超声造影剂产生的基波及谐波多普勒进行研究,并通过模拟血管血流信号,对比研究基波和谐波多普勒方法在强干扰情况下对低速血流的检测能力。研究表明：造影基波多普勒方法不能从根本上解决组织运动杂波干扰问题,而谐波多普勒技术可测     

激光跟踪仪测角误差补偿

由于激光跟踪仪的角度测量精度直接影响仪器的测量精度,本文提出了用自准直仪结合多面棱体对跟踪仪金属圆光栅测角误差进行离散标定的方法。研究了基于谐波分析的误差补偿方法,取金属柱面圆光栅测角误差中幅值较大且相位基本不变的谐波分量建立了补偿模型,避免了最小二乘法不收敛的问题。分析了标定测角误差的不确定度,结果显示：水平测角精度补偿前后分别为1.60"和0.90",俯仰测角精度补偿前后分别为4.89"和0.91",精度分别提高了44%和81%,从角秒级提高到了亚角秒级。结果表明,提出的方法可为激光跟踪仪水平和俯仰轴系提供测角误差补偿,对类似测角系统的误差补偿也有参考价值。     

交变光场时空耦合型位移测量系统的研制

针对现有光栅精密刻划加工难度大制约测量精度的问题,设计了一种以交变光场为测量媒介的时空耦合线性位移测量系统。该测量系统利用四路正交的交变光场与四组正交的正弦透光面调制耦合形成电行波信号实现高精度位移测量。在对测量系统测量原理分析的基础上,建立了该系统的理论模型和误差模型,通过仿真详细分析了该系统在时间相位不正交、空间相位不正交以及结构安装不平行时的误差规律。开展实验验证了一次、二次和四次谐波的产生原因,根据误差来源改进了测量装置的结构,优化了相应的参数。实验结果表明:在180mm测量范围内,用栅距0.6mm的测量系统实现了±0.4μm的测量精度。该测量系统规避了现有光栅精密刻划的问题,结构简单、安装方便,为光学位移测量提供了新思路。     

凸轮轴偏心的测量与修正方法研究

将实用谐波分析技术应用于凸轮轴两端主轴颈偏心修正中,建立了基于凸轮轴两端主轴颈的各凸轮偏心距和偏心角的计算模型并对其算法进行了分析,通过偏心修正减小了凸轮轴测量基准和设计基准不统一以及凸轮轴自身弯曲带来的系统误差,避免了传统修正偏心算法中的插值误差。搭建了测量凸轮轴的实验平台,对主轴颈和凸轮的实测数据进行了偏心修正。实验结果表明,该方法对主轴径和凸轮偏心量的修正效果明显,提高了仪器的测量精度。     

Rogowski coil current transducer compensation method for harmonic active power error

In the harmonic active power measurement, the highest uncertainties are generally introduced by the current and voltage transducers. In a previous paper, the authors showed that the current transformer (CT) can introduce significant errors in such measurement, especially if the phase shift between voltage and current is close to ±90°. In such condition the errors on harmonic power measurement are mainly due to the CT phase displacement. This paper shows that better results can be achieved with more linear transducers, such as the Rogowski coil current transducers (RCCTs), whose metrological performance in distorted condition can be improved, by means of a proper compensation method. The proposed method for RCCTs compensation is based on the frequency response and it allows to reduce the errors on harmonic power measurement, also for phase shift close to ±90°. The study is supported by several experimental tests.     

Geometric error measurement and compensation for the rotary table of five-axis machine tool with double ballbar

This paper proposes a novel measuring method for geometric error identification of the rotary table on five-axis machine tools by using double ballbar (DBB) as the measuring instrument. This measuring method greatly simplifies the measurement setup, for only a DBB system and a height-adjustable fixture are needed to evaluate simultaneously five errors including one axial error, two radial errors, and two tilt errors caused by the rotary table. Two DBB-measuring paths are designed in different horizontal planes so as to decouple the linear and angular errors. The theoretical measuring patterns caused by different errors are simulated on the basis of the error model. Finally, the proposed method is applied to a vertical five-axis machining center for error measurement and compensation. The experimental results show that this measuring method is quite convenient and effective to identify geometric errors caused by the rotary table on five-axis machine tools.     

几种波片位相延迟测量方法的比较

建立了用于波片位相延迟测量的高精度多功能测试系统,实现了在同一测试系统上应用不同的测试方法,使测试具有可比性。对光谱扫描法、Soleil补偿器法及两种光强法进行了比较测量,并结合测试结果对各种方法进行了系统的误差分析。分析结果表明,对本测试系统而言,光谱扫描法适于测量λ/2波片,测量精度主要由单色仪的精度所决定,其误差＜0.032%;Soleil补偿器法测量精度主要由Soleil补偿器精度决定,其误差＜0.18%;光强法误差与待测波片的延迟量有关,且测试光路与偏振器的缺陷对测量精度影响较大。光谱扫描法与Soleil补偿器法测量λ/2波片的结果在误差范围内相符,光强法测量结果产生较大差异的原因来自光路、偏振器及方法本身的缺陷。实验结果为不同条件下选择最佳测量方法提供了参考依据。     

基于虚拟仪器的电力谐波失真测量系统设计

该文基于虚拟仪器介绍了一种便捷的电力系统谐波失真测量方法。利用电压互感器和NI myDAQ采集卡采集实际电网信号,在LabVIEW2017中配置DAQ助手、频谱测量模块和失真测量模块。该设计能够快速并且较准确地测量出实际电网的信噪比和总谐波失真。