一种基于改进傅立叶级数的高精度谐波分析算法

为了提高在较短采样时间长度下的谐波分析精确度,提出了一种改进傅立叶级数的谐波分析算法。该算法根据加汉宁（Hanning）窗插值的傅立叶算法获得信号的频率,基于该频率获得计算傅立叶级数时整周期的区间,使用插值获得了边界点的信号值,根据梯形插值积分公式计算谐波幅值和相位,提高了精确度。加汉宁窗插值傅立叶算法对信号频率的分析精度要远高于谐波相位的分析精确度,尤其在较短采样时间长度时,获得信号频率后截取整周期信号的积分能有效提高了加窗插值傅立叶算法在短采样时间长度下的谐波分析的精确度。同时算法原理较为简单,编程实现较为容易。编程实现了多种基于傅立叶变换的谐波分析算法,计算结果表明所提算法在较短的采样时间长度下精确度远高于其他算法,同时长采样持续时间时算法的精度也要更高一些。     

一种基于修正相角差的傅氏测频算法

基于相角差的传统傅氏测频算法所采用的相角差无法正确反映真实相角差,导致计算结果存在原理误差。提出了一种基于修正相角差的傅氏测频算法。利用相角差作为中间量,通过修正因子对相角差进行修正,消除传统傅氏算法的原理误差。算法保留了傅氏算法不敏感于噪声和谐波的良好特性。同时,采用基于二次插值技术的采样序列迭代修正方法,克服传统测频算法速度与精度无法兼得的矛盾。仿真结果表明相比于传统傅氏算法,在相同的硬件环境下,该算法的运算速度及测量精度均有提高。     

一种基于改进傅立叶级数的高精度谐波分析算法

为了提高在较短采样时间长度下的谐波分析精确度,提出了一种改进傅立叶级数的谐波分析算法.该算法根据加汉宁(Hanning)窗插值的傅立叶算法获得信号的频率,基于该频率获得计算傅立叶级数时整周期的区间,使用插值获得了边界点的信号值,根据梯形插值积分公式计算谐波幅值和相位,提高了精确度.加汉宁窗插值傅立叶算法对信号频率的分析精度要远高于谐波相位的分析精确度,尤其在较短采样时间长度时,获得信号频率后截取整周期信号的积分能有效提高了加窗插值傅立叶算法在短采样时间长度下的谐波分析的精确度.同时算法原理较为简单,编程实现较为容易.编程实现了多种基于傅立叶变换的谐波分析算法,计算结果表明所提算法在较短的采样时间长度下精确度远高于其他算法,同时长采样持续时间时算法的精度也要更高一些.     

一种电力系统谐波信号的加窗频移算法

为实现非同步采样条件下谐波参数的高精度分析,避免插值过程的非线性导致对谐波相位计算存在较大误差的问题,提出了一种电力系统谐波参数估计新算法,即加窗频移算法。推导了加窗信号频移关系式,将加窗信号在频域上移动该频移量的频率单位,使谐波分量采样序列的离散频点与真实频点一致。通过频移信号的离散傅里叶变换,获取谐波信号真实的频谱,进而求得谐波参数。该算法的优势在于实现了频移思想在谐波分析上的应用,通过对加窗信号进行频域移动,消除非同步采样误差,将非同步问题同步化处理,同时避免了加窗插值算法等校正算法的修正过程,对幅值、相位、频率的估计有较简单的计算公式。算例分析验证了该方法的正确性,表明在噪声干扰下仍可获得很高的分析精度,尤其能改善相位估计的精度。     

一种基于实时数据误差补偿的傅立叶测频算法

频率是电能质量中的重要指标之一,通常的傅立叶测频法由于频率泄漏的影响精度不高。对比不同采样周期傅立叶测频算法的精度,通过分析全周期法的误差,基于实时数据模型计算并用最小二乘法拟合误差补偿曲线,修正计算结果,得到一种新的频率测量方法。由于模型建立后实时计算仅需采样2个周期且不增加算法复杂度,因此具有计算量小、精度高、实时性好等优点。仿真计算结果表明,采用该算法得到的频率值具有较高的计算精度。     

一种基于实时数据误差补偿的傅立叶测频算法

频率是电能质量中的重要指标之一,通常的傅立叶测频法由于频率泄漏的影响精度不高.对比不同采样周期傅立叶测频算法的精度,通过分析全周期法的误差,基于实时数据模型计算并用最小二乘法拟合误差补偿曲线,修正计算结果,得到一种新的频率测量方法.由于模型建立后实时计算仅需采样2个周期且不增加算法复杂度,因此具有计算量小、精度高、实时性好等优点.仿真计算结果表明,采用该算法得到的频率值具有较高的计算精度.     

一种基于傅氏算法的高精度测频方法

该文仔细研究了正弦信号经傅氏算法变换后的结果，发现随着数据窗的推移，傅氏算法得到的相量实部和虚部满足一个恒等式，由此得到一种新的测频方法。为了提高谐波情况下测频的精度，以前一次频率测量值为基础进行迭代，在对采样数据插值的基础上，使得迭代很快的收敛，仅需23ms左右的时间，即可准确求出基波频率。分别对原始信号为纯基波、存在谐波和噪声等情况进行了仿真，结果表明，算法在各种情况下都具有很高的计算精度。     

基于自适应短时傅立叶变换的电频率跟踪测量算法

电频率快速、准确测量是电网及电气设备运行、控制、调节的基础.基于电气信号的异步采样数据,应用短时傅立叶变换（STFT）估计电气信号频率,选用矩形自卷积窗抑制谐波对测频的影响,并根据频率变化自适应调整时间窗宽度.算法实现简单、计算量小,测频范围大,在信号频率缓慢变化和快速变化时,均具有较好的测量精度和跟踪速度.仿真研究对测频算法在各种情况下的可行性和有效性进行了验证.     

基于DFT的电力系统频率及谐波精确算法

频率是电力系统运行特性评估中最重要的参数之一。传统频率测量算法存在不同程度的误差,而它所带来的频谱泄露则影响谐波测量的精度。提出基于离散傅里叶变换（DFT）的改进测频算法,该算法利用相隔半个周波的3组信号数据求取2个修正系数,分别对相邻两个周波的相角进行修正,再通过其相角差求得实际频率。在此基础上,通过实时修正采样频率实现同步采样,从而精确进行谐波分析。4种不同情况的仿真实验结果表明算法具有较好的频率跟踪效果和谐波测量精度。     

基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法

在异步采样情况下,利用Hilbert变换测量无功功率会产生较大的误差.提出了一种基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法.该方法用离散傅立叶变换(DFT)和离散傅里叶逆变换(IDFT)实现Hilbert变换,将各次谐波电压分别准确移相90°.并利用加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法分别对周期信号电压和周期信号电流的基波及谐波的幅值、相位、频率进行计算,形成经过加汉宁窗(Hanning)插值快速傅里叶变换(FFT)算法修正后的频谱,以克服信号频谱泄漏的影响,消除用异步采样值测量电功率时产生的误差.仿真计算结果表明,基于插值FFT算法重构的Hilbert变换测量无功功率的新方法具有很高的精度.     

适应于时变频率的高精度测频算法设计与实现

为解决水电厂及新能源频率随时间变化条件下测频算法误差大的问题,提出了一种适应于时变频率的高精度算法的设计及实现。该算法根据相邻过零点的相位关系,在频率随时间变化条件下,推导出任意时刻频率与周期的关系表达式,并综合运用牛顿三次插值多项式、牛顿迭代法等算法来精确求解相邻过零点之间的周期时间。MATLAB仿真表明,该算法在频率波动甚至非线性变化时,以及信号中含有高次谐波、直流分量、噪声等情况下,均可取得很高的测频精度,且测频范围大、适用面广、计算量小、占用内存少。     

一种加三项余弦窗的加窗插值FFT算法

提出了一种基于三项余弦窗exact Blackman窗的插值FFT算法。讨论了exact Blackman窗的频率响应,详细推导了基于exact Blackman窗的插值FFT算法的计算公式,并采用三次样条插值函数计算频率修正系数和复振幅的修正系数。仿真计算结果表明,利用三次样条函数计算的谐波幅值误差小于0.1%,频率误差小于0.01 Hz,相位误差小于5%。新的插值FFT算法能够有效地提高电力系统谐波的测量精度,与其他四项余弦窗加窗插值FFT算法相比,具有较小的运算量和较好的实时性。     

一种加三项余弦窗的加窗插值FFT算法

提出了一种基于三项余弦窗exact Blackman窗的插值FFT算法.讨论了exact Blackman窗的频率响应,详细推导了基于exact Blackman窗的插值FFT算法的计算公式,并采用三次样条插值函数计算频率修正系数和复振幅的修正系数.仿真计算结果表明,利用三次样条函数计算的谐波幅值误差小于0.1%,频率误差小于0.01 Hz,相位误差小于5%.新的插值FFT算法能够有效地提高电力系统谐波的测量精度,与其他四项余弦窗加窗插值FFT算法相比,具有较小的运算量和较好的实时性.     

考虑频率变化暂态过程的自适应测频算法的研究

针对电力系统微机自动安全控制装置对频率信号精度的要求 ,全面分析了频率变化暂态过程时的误差情况 ,研究推导出了基于傅氏测频算法的理论频率修正系数 ,给出了实用的自适应调整策略。通过数字仿真验证了该自适应测频算法的有效性和实用性。     

考虑频率变化暂态过程的自适应测频算法的研究

针对电力系统微机自动安全控制装置对频率信号精度的要求,全面分析了频率变化暂态过程时的误差情况,研究推导出了基于傅氏测频算法的理论频率修正系数,给出了实用的自适应调整策略。通过数字仿真验证了该自适应测频算法的有效性和实用性。     

基于三次样条函数的加Blackman-harris窗插值FFT算法

使用加Blackman-harris窗插值快速傅里叶变换(FFT)算法计算电力系统谐波时,其频率修正系数公式和复振幅的插值修正函数过于复杂.提出利用三次样条函数逼近其频率修正系数的7次多项式和复振幅的修正函数,采用三次样条插值函数的有效形式计算频率修正系数和复振幅的修正系数,将插值FFT算法的频率修正系数曲线分为10段,给定11个等间距插值点,并将复振幅修正系数曲线以频率修正系数间隔0.1分为10段,给定11个等间距插值点,分别构造出频率修正系数和复振幅修正系数的快速计算公式.公式简单,计算量小,程序实现方便,实时性好,并且在分段处连续,分段处的计算值为精确值.仿真结果表明,该算法计算所得幅值误差小于0.01%,频率误差小于0.003 Hz,相位误差小于1%.     

用加Hanning窗插值高阶正弦拟合法测介损角

电力系统频率偏离50Hz时常规的傅立叶变换用于频谱分析时易产生频谱泄漏和栅栏效应,使介损角计算产生误差。高阶正弦拟合法以信号的基波频率、谐波幅值和相角作为变量对信号进行拟合,该法能有效减轻谐波存在和频率波动的影响,精确测量电气设备的介损角。高阶正弦拟合法的关键是最小二乘的计算,通常使用傅立叶变换结果作为最小二乘法的初始值,当频率偏离50Hz较多时,傅立叶变换结果与谐波分析的真实值相差较大,将其作为初值的最小二乘计算量大,影响了高阶正弦拟合法的实时性。加Hanning窗插值谐波分析法通过加窗和插值能有效减轻频率偏离50Hz时的频谱泄漏和栅栏效应,且有快速算法较之傅立叶变换增加的计算量很少。为提高高阶正弦拟合法计算介损角时的实时性,将加Hanning窗插值谐波分析法的结果作为高阶正弦拟合法的初始值,所得初始值与精确值的差值减少,最小二乘法的迭代次数从2次减到1次,容性设备仿真信号的计算时间从约0.82ms减到约0.45ms,结果表明所提出的方法能有效减少介损角的计算时间,提高介损角测量的实时性。     

一种实用的电力系统频率实时测量方法

为解决非同步定频采样系统对电力系统频率测量时存在的运算复杂、实时性不好等问题,提出了一种实用的频率实时测量方法。该方法是基于周期过零点插值原理,通过对A/D采样的离散序列进行FIR带通数字滤波,然后对相邻的同方向过零点进行插值求取频率的估计值。针对电力系统待测信号中不含谐波、含有2-16次谐波以及含有随机噪声的不同情况,分别进行了仿真验证,最后与离散傅里叶变换(DFT)测频算法的结果进行了对比。结果表明该方法抗干扰性和测量精度都要优于DFT测频算法,而且该方法计算量少、实用性强、实时性好、测量精度高,能满足电力系统频率测量要求。     

基于AR谱估计和插值FFT的间谐波检测方法

现有插值FFT算法是由已知仿真信号频率成分附近的谱线来修正FFT的结果,而实际信号的间谐波和谐波分布往往无法事先确定,这将给插值修正带来不便。提出AR模型谱估计与双峰谱线修正算法相结合的间谐波检测方法。根据信号的AR谱分布进行插值修正,同时提出由谱估计确定B lackm an-Harris窗插值修正所需最小数据长度的方法,并采用多项式逼近的方法导出B lackm an-Harris窗插值算法的简单修正公式,在减少FFT计算量的同时保证了结果的高精度。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于插值理论的准同步算法在谐波检测中的应用研究

当今对谐波的检测已有多种方法,不同的方法各有自己的优缺点.本文在分析比较主要检测方法优缺点之后,根据加窗插值的快速傅立叶算法的误差特点,估测出电网中的基频,然后用此基频的整数倍采样频率对含有谐波的电网信号进行准同步采样,再利用快速傅立叶变换估测各谐波参数的方法.仿真结果表明该方法的测量精度明显优于加窗插值的快速傅立叶算法.准同步采样可以减少采样周期,进一步提高算法的实时性.