一种基于FFT的实时谐波分析算法

采用FFT算法进行电力系统谐波分析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。通过对频谱泄漏机理的详细分析,导出了信号实际频谱和泄漏频谱之间的关系,在此基础上提出了一种利用相位差校正信号频率来恢复实际频谱的改进算法。该算法只需要较短的采样数据长度,就能达到较高的计算精度,具有延时小、响应速度快等特点,避免了常用的加窗插值算法通过延长数据采样长度来提高计算精度的缺点,在实时性方面有较大的优势。     

一种基于改进锁相环的谐波分析逻辑电路

改进锁相环(EPLL)相比传统锁相方法具有快速、稳定的优点.基于EPLL输出的同步倍频信号可以将异步采样数据同步化,再通过基于准同步采样数据的快速傅里叶变换,最终可以在快速实现信号跟踪的基础上获得精确的谐波分析结果.文中完成了这种基于EPLL的谐波分析逻辑电路设计,并在FPGA器件中得到了实现和验证.此外,还研究了非等间隔采样、异步采样数据同步化以及定点数运算对该谐波测量方法精确度的影响.所设计的逻辑电路已经应用于一款具有谐波分析功能的电能计量芯片的开发中.     

基于改进余弦窗的加窗插值FFT谐波分析

采用快速傅里叶变换(FFT)进行电力谐波分析时,很难做到整周期截断和同步采样,导致频谱泄漏,无法精确得到电力谐波各参数。对采样信号进行加窗截断,用双谱锋线插值算法修正检测结果,可改善因非同步采样导致的频谱泄漏,提高检测精度。本文提出一种改进的余弦窗,分析其频谱特性,运用多项式拟合推导出简单实用的插值修正公式,减少运算量。仿真结果表明,加改进余弦窗双谱线插值FFT算法检测精度高,有效抑制了频谱泄漏。     

一种新型组合优化谐波分析方法研究

在非同步采样和非整数周期截断时,采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)进行电力谐波分析时容易造成频谱泄露和栅栏效应,加窗插值可有效解决频谱泄露和栅栏效应问题。在分析了纳托尔窗的频谱特性的基础上,推理得出4项5阶纳托尔窗函数,通过自卷积运算得到纳托尔自卷积窗函数,并推导出四谱线插值校正公式。基于全相位傅里叶变换(all-phase FFT, apFFT)的相位不变性,利用理论频点附近的主谱线和旁谱线幅值的比值,推导出基于纳托尔双窗和ap FFT双谱线插值频谱校正分析法。由此提出了加窗插值FFT用于频率和幅值的检测,apFFT用于相位检测的新型组合算法。仿真结果表明所提新型组合算法在谐波检测时精度更高,抑制频谱泄露能力更强。     

基于Rife-Vincent窗的高准确度电力谐波相量计算方法

非同步采样时,快速傅里叶变换应用于谐波分析容易造成频谱泄露和栅栏效应,影响谐波相量计算的准确度。分析Rife-Vincent窗的旁瓣特性,提出一种基于5项Rife-Vincent(I)窗双谱线插值FFT的谐波相量计算方法。与传统窗函数相比,5项Rife-Vincent(I)窗具有更好的频谱泄漏抑制特性,而双谱线插值算法能够对栅栏效应进行有效修正。仿真实验结果表明,在非同步采样条件下,提出的方法适合于非线性电路谐波相量分析,22次复杂谐波电流信号的频率计算相对误差仅为5.7×10-11%,幅值计算相对误差≤5.3×10-7%,初相位计算相对误差≤3.1×10-6%。     

工业电力系统谐波分析的高精度FFT算法

为了减少非同步采样对快速傅里叶变换的影响,提高电力系统谐波分析的精度,详细介绍了一种基于五项窗Rife-Vincent(Ⅰ)插值FFT算法的谐波参数估计的新方法,并推导了其谐波参数估计公式.利用选择性暂态程序ATP建立一个实际的400/33 kV工业电力系统的仿真模型,对系统的谐波电流进行仿真.然后针对不同程度的频谱泄漏,采用FFT和所提出的五项窗Rife-Vincent(Ⅰ)插值FFT两种算法对16次谐波参数估计值进行对比分析,实验结果表明:在相同条件下,五项窗Rife-Vincent(Ⅰ)插值FFT算法较FFT算法在频率、幅值和相位的估计值精度上有明显提高.     

应用于电力系统谐波分析的采样周期自适应方法

提出了一种谐波检测时,基于序列相关计算的采样周期自适应方法。该方法首先计算两组相邻采样信号序列的相关系数,根据相关系数和二次修正方程修正采样周期,不断迭代直至采样序列满足同步化收敛条件;最后对最新同步序列进行FFT计算得到各次谐波参数值。该方法无需知道信号的实际频率,在迭代过程中采样点数保持不变,克服了基于相关计算的采样窗口同步化方法中由于采样周期固定所引起的长序列DFT计算。数字仿真计算表明在系统信号频偏较大的情况下该方法收敛速度快,计算量小,计算精度高。     

一种高精度加窗插值FFT谐波分析方法

非同步采样和非整数周期截断造成的频谱泄漏会影响谐波测量结果的准确性.提出了一种高精度加窗FFT插值谐波分析方法.介绍了一种余弦组合窗函数,讨论了该余弦组合窗的特性,并首次将该窗函数运用在谐波分析中,利用曲线拟合函数求出实用的双谱线插值修正公式.试验分析表明,相比其他加窗插值算法,本文算法在频率、幅值和相位的计算中具有更高的精度,实用价值更高.     

电力系统谐波和间谐波检测方法综述

电力系统谐波和间谐波的实时精确检测的重要性日益突出.文中根据目前谐波和间谐波检测的特点,首先分析了离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)在检测过程中存在的频谱泄漏和栅栏效应,根据检测难点提出了谐波间谐波检测要解决的关键问题.对目前国内外三类检测方法:时域分析、频域分析、时频交替分析法进行了分类分析,总结DFT/FFT用于谐波、间谐波检测的主要方法,最后指出现有检测方法的主要问题所在,并提出今后几个值得研究的课题和方向.     

一种用于谐波测量的全数字同步采样算法

提出了一种用于高精度谐波测量的全数字同步采样算法,其原理是根据电网的基波频率动态地调整过采样模数转换器（ADC）中抽取电路的抽取率,使得抽取后的系统采样频率可以跟随基波频率的变化而变化。与传统的模拟锁相环（PLL）和软件同步采样算法相比,该算法完全由数字电路实现,更加节省硬件面积,适合于数模混合系统的应用开发。文中给出了一个包含delta-sigma ADC、频率测量模块、抽取率控制单元和64点快速傅里叶变换（FFT）计算引擎的、用于实际混合系统芯片设计的Simulink仿真模型。对于采样频率是1.638 4 MHz、带宽是1.6 kHz（可计量31次谐波）的谐波测量系统,在电网频率波动±5%的条件下,同步采样后基波和谐波有效值误差分别小于0.001%和0.02%。     

基于Nuttall窗插值FFT的标准源谐波分析算法

电力标准源是用于输出电力仪表测试的基准信号,其输出精度主要取决于反馈检测精度.采用FFT对标准源输出进行谐波分析时,很难做到同步采样和整周期截断,由此造成的频谱泄漏将导致谐波分析时存在较大的误差.针对上述问题,基于插值算法的原理,提出了4项3阶Nuttall窗函数与双峰谱线的插值算法,给出了谐波幅值、相位和频率的修正公式.仿真和实验结果证明所提算法能够有效抑制频谱泄露,显著提高标准源输出精度.     

基于电力系统ATP仿真模型的谐波分析水

为了减少非同步采样对快速傅立叶变换的影响,提高电力系统谐波分析的精度,本文详细介绍了一种基于四项Blackman-Harris窗插值FFT算法的谐波参数估计方法,并推导了其谐波参数估计公式,然后利用电磁暂态仿真程序ATP建立一个实际的400/33kV工业电力系统的仿真模型,对该系统的谐波电流进行了仿真,最后针对不同程度的频谱泄漏,采用FFT和四项Blackman-Harris窗插值FFT两种算法对谐波电流的16次谐波参数估计值进行对比分析.实验结果表明,在相同条件下,该算法较FFT算法在频率、幅值和相位的估计值精度上有明显提高.     

随机环境下电力系统谐波分析算法

离散傅里叶变换（DFT）是电力系统谐波分析常用的算法。研究随机环境下DFT算法在同步采样和非同步采样2种情况下的统计特性,DFT算法包括普通DFT算法和加窗DFT算法,统计特性包括均值、方差和相关性等。导出了用加窗DFT算法实现谐波幅值和相位无偏估计的条件,并由此提出了一种新的时变加权DFT算法。基于MATLAB软件的仿真结果证实了结论的正确性。     

基于电力系统ATP仿真模型的谐波分析

为了减少非同步采样对快速傅立叶变换的影响,提高电力系统谐波分析的精度,本文详细介绍了一种基于四项Blackman-Harris窗插值FFI算法的谐波参数估计方法,并推导了其谐波参数估计公式,然后利用电磁暂态仿真程序ATP建立一个实际的400／33kVSE业电力系统的仿真模型,对该系统的谐波电流进行了仿真,最后针对不同程度的频谱泄漏,采用FFT和四项Blackman—Harris窗插值FFT两种算法对谐波电流的16次谐波参数估计值进行对比分析。实验结果表明,在相同条件下,该算法较FFT算法在频率、幅值和相位的估计值精度上有明显提高。     

基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法研究

电网中间谐波的存在,会对电能质量以及供电可靠性带来不利影响,故准确检测间谐波对电力系统稳定运行意义重大。根据间谐波特性,在一般FFT算法基础上,提出了基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法。通过分析对比不同窗函数的特点,选取检测精度较高的Hanning窗作为所加分析窗,同时确定所加窗函数的宽度及采样周期,可准确检测出系统中的谐波及间谐波。在MATLAB环境下仿真得到一般FFT算法及加窗插值FFT算法对谐波和间谐波的检测结果,通过对所得频率和幅值估计结果的对比分析可知,加窗插值FFT算法检测精度更高、实用性更强。     

一种提取电力系统谐波的快速算法

正确提取电力信号的谐波分量是提高供电质量的前提，根据电力信号主要分量为周期信号的特点，将离散周期正交小波变换应用于暂态谐波信号分量的提取，形成了快速简捷的分解及重构算法，经算例验证，这种方法在提取暂态谐波分量时较傅里叶变换具有更好的时频分辨率，分析表明，合适的小波基及符合实际情况的代价函数是确定最优分解二叉树的关键，从而能够极大地提高计算速度和分解精度。     

双向牛顿插值的电力系统谐波分析方法

在电力系统谐波分析的过程中,由于非同步采样使信号在进行FFT变换的过程中产生频谱泄露和频谱混叠,分析精度大大降低。现有的加窗FFT谐波分析方法虽然能在一定程度上抑制频谱泄露,但存在插值修正公式复杂、不同频率成分检测互相干扰的缺点。提出了一种基于双向牛顿插值同步化采样序列的电力系统谐波检测方法。在非同步采样情况下,利用正向牛顿插值计算得到信号基波的周期,然后根据计算所得周期设置新的插值点,再利用反向牛顿插值得到该处的信号幅值,使得调整后的采样序列近似于同步采样情况下获得的采样序列,从而减小傅里叶分析时的频谱泄漏。仿真结果表明,该方法能够很好的解决频谱泄露的问题,相较于经典窗函数插值谐波分析方法,具有较高的谐波检测精度。     

基于改进复调制细化法和加窗插值快速傅里叶变换的电力系统谐波分析

当遇到含有频率接近成份的谐波信号时,加窗插值傅里叶变换（fast Fourie transform,FFT）等传统的谐波分析方法不能准确地进行分析。文章采用基于复解析带通滤波器的复调制细化法对频率接近的谐波成份进行细化分析,然后再用加窗插值FFT分析其他频率成份。与直接使用加窗插值FFT法对比的仿真分析表明,该方法能够以较高的频率分辨率分析出频率较接近的谐波成份。     

加窗插值FFT的电网谐波分析算法研究

快速傅立叶变换(FFT)在测量电力系统谐波时存在的频谱泄漏问题会产生较大误差,从而影响分析结果。加窗插值算法可以有效减小泄漏,改善谐波幅值、相位测量准确度。选择电力系统中较为常用的Hanning窗和Blackman-Harris窗插值法,通过仿真对算法的精度和复杂性进行比较分析,对算法进行了进一步修正,使得谐波分析结果与实际情况更为接近。