基于凱塞窗雙譜線插值fft的諧波分析方法
【專利摘要】基于凱塞(Kaiser)窗函數(shù)雙譜線插值FFT的諧波分析方法適用于對(duì)電力網(wǎng)電壓、電流和諧波分析與監(jiān)測(cè)。首先使用線性調(diào)頻Z變換從含有諧波的電力信號(hào)中高精度提取基波信號(hào)參數(shù)(幅值、頻率和相位)。然后對(duì)被分忻電力信號(hào)加Kaiser窗函數(shù)截?cái)嚯娏π盘?hào)，并用FFT計(jì)算出剩余信號(hào)的頻譜。再依據(jù)各諧波頻率對(duì)Kaiser窗函數(shù)在頻域內(nèi)插值，精確計(jì)算出各電力諧波的參數(shù)。本發(fā)明能有效克服基波頻率波動(dòng)與白噪聲對(duì)諧波分忻的影響，在非整數(shù)周期截?cái)鄺l件下，對(duì)21次諧波信號(hào)的頻率計(jì)算相對(duì)誤差為1.4×10％，幅值計(jì)算相對(duì)誤差≤0.002％，初相位計(jì)算相對(duì)誤差≤0.0001％。
【專利說明】基于凱塞窗雙譜線插值FFT的諧波分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)電壓和電流波形畸變的分析和自動(dòng)監(jiān)測(cè)算法，可用于各種電網(wǎng)電壓和電流博畸變的分析儀器和自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。屬于電力測(cè)量和自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各種非線性負(fù)荷特別是電力電子設(shè)備在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)諧波污染日益嚴(yán)重。FFT算法因其算法簡(jiǎn)單，有較好的實(shí)用性，因此成為當(dāng)前諧波分析的主要算法。
[0003]FFT算法需要在完全同步采樣的條件下，當(dāng)信號(hào)的測(cè)量時(shí)間不等于信號(hào)周期的整數(shù)倍，或當(dāng)信號(hào)含有非整數(shù)次諧波時(shí)，由傳統(tǒng)FFT算法得到的各次諧波的頻率和真實(shí)的諧波頻率之間有較大的誤差。實(shí)際電網(wǎng)頻率總會(huì)在額定頻率附近波動(dòng)，消除頻率同步誤差一般采用兩種方法:一是由硬件實(shí)現(xiàn)同步采樣，在采集系統(tǒng)中加入鎖相同步技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)處理比較簡(jiǎn)單，但由于鎖相環(huán)響應(yīng)較慢，不能及時(shí)跟蹤信號(hào)頻率的快速變化，從而不能實(shí)現(xiàn)真正意義的同步采樣；另一種方法是通過選擇譜能量主要集中在主瓣，旁瓣譜能量小、且幅值衰減塊的窗函數(shù)，以減小譜間干擾，即頻譜的長(zhǎng)范圍泄露；通過雙譜線間插值修正，儀減小柵欄效應(yīng)，進(jìn)而提高諧波估計(jì)精度。許多學(xué)者采用加窗插值法都有效地提高了諧波估計(jì)的精度，如專利《納托爾窗函數(shù)連續(xù)頻譜內(nèi)插電力諧波參數(shù)獲取方法》(專利號(hào):201110154995.3)和專利《漢寧窗函數(shù)連續(xù)頻譜內(nèi)插電力諧波參數(shù)獲取方法》(專利號(hào):201110154993.4)。
[0004]由于Kaiser窗可定義一組可調(diào)的窗函數(shù)，其主瓣能量和旁瓣能量的比例近乎最大，且可自由選擇主瓣寬度和旁瓣高度之間的比重，因此，對(duì)信號(hào)加權(quán)更加靈活，通過改變Kaiser窗的形狀參數(shù)，可以滿足不同的設(shè)計(jì)要求。通過實(shí)驗(yàn)證明基于Kaiser窗的雙譜線插值FFT方法較上述兩個(gè)專利更能克服基波頻率波動(dòng)與白噪聲對(duì)諧波分析的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一個(gè)基于凱塞(Kaiser)窗雙譜線插值FFT的諧波分析方法，可用于各種電網(wǎng)電壓和電流波形畸變的分析儀器和自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。
[0006]本發(fā)明的Kaiser窗雙譜線插值FFT的諧波分析方法采用如下步驟:
[0007]步驟1:含諧波分量的信號(hào)X (t)以采樣頻率fs均勻采樣得到離散時(shí)間信號(hào)為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于凱塞窗雙譜線插值FFT的諧波分析方法，其特征是該方法采用如下步驟: 1)步驟1:含諧波分量的信號(hào)X(t)以采樣頻率fs均勻采樣得到的離散時(shí)間信號(hào)為:
【文檔編號(hào)】G01R23/16GK103575984SQ201210273781
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】但春林, 封長(zhǎng)林 申請(qǐng)人:西安元朔科技有限公司