基于Nuttall自卷积窗的改进FFT谱分析方法

建立性能优良的窗函数是提高频谱分析准确度的关键。本文用Nuttall窗进行时域卷积运算构建Nuttall自卷积窗,具有旁瓣性能随卷积次数增加而迅速提升的优点;提出基于Nuttall自卷积窗的改进FFT谱分析方法,采用最小二乘法推导离散频谱插值多项式,建立谐波参数准确求解算法;通过仿真实验验证Nuttall自卷积窗及改进FFT谱分析方法的有效性和准确性。

基于Hanning和Nuttall的混合卷积窗谐波分析方法

提出用Hanning窗和Nuttall窗进行卷积构造一种新型的窗函数——混合卷积窗,分析该窗函数的幅频特性,推导出基于混合卷积窗的三谱线插值法。将所提方法用于电力谐波分析,并与加经典窗算法进行对比。仿真分析表明,该混合卷积窗与Hanning窗和Nuttall窗相比具有更快的旁瓣衰减速率,能更好抑制频谱泄露。在非同步采样情况下,加混合卷积窗三谱线插值法分析谐波具有更高的计算精度。

基于Nuttall自卷积窗FFT算法的生物电阻抗谱多频率同步测量方法

传统的扫频式生物电阻抗频谱(BIS)测量法难以准确反映生物体真实的阻抗信息,开发BIS的多频率同时快速测量方法具有重要意义。该文提出一种基于多频率同步(MFS)信号激励和加窗改进FFT算法的BIS多频率同步快速测量方法。该文首先介绍了一种7频率同步信号的合成及其频谱特性,提出了性能优良的Nuttall自卷积窗函数,并构建了基于Nuttall自卷积窗的改进插值FFT谐波分析算法,从而在理论上论证了BIS多频率同步快速测量的可行性,为下一步开发实际的BIS快速测量系统提供了技术支持。

基于Nuttall自卷积窗四谱线插值FFT的电力谐波分析方法

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在非同步采样条件下难以实现谐波的高精度检测,而加窗和插值算法可以提高谐波检测的准确度。文章在分析Nuttall自卷积窗频谱特性的基础上,提出了基于Nuttall自卷积窗四谱线插值FFT算法。该算法通过对加窗信号离散频点处幅值的分析,利用谐波频点附近的四根谱线进行加权运算,进一步提高谐波幅值、相位和频率检测的精度;采用多项式拟合的方式得到基于Nuttall自卷积窗四谱线插值修正公式。仿真数据表明,该算法具有较高的谐波检测精度,Nuttall自卷积窗有效地抑制了频谱泄露。

基于Nuttall自卷积窗的10kV配电电缆中间接头定位改进方法

为解决现阶段采用离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)分析电缆首端输入阻抗谱时存在频谱泄露和栅栏效应的问题,提出一种基于Nuttall自卷积窗的10kV配电电缆中间接头定位改进方法。首先,应用含有中间接头的电力电缆传输线模型、电缆输入阻抗谱、中间接头定位原理、加窗傅里叶变换(windowed Fourier transform,WFT)简要说明本文所提方法原理。接着,选取窗函数(Hamming窗、Blackman窗、四项三阶Nuttall窗、二阶Nuttall自卷积窗),详细分析窗函数性能。然后,通过对中间接头的定位仿真,分析比较4种窗函数的WFT算法对接头的识别定位效果。最后,对实验室500 m长的10 kV交联聚乙烯电缆(cross-linked polyethylene,XLPE)进行测试来检验所提方法的测试效果。仿真和实验结果表明:相比于Hamming窗、Blackman窗、四项三阶Nuttall窗,二阶Nuttall自卷积窗抑制频谱泄露和栅栏效应的效果最佳,能更高灵敏度地识别和定位中间接头,且定位误差小于0.024%。

纳托尔自卷积窗加权电力谐波分析方法

在非同步采样下,采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)进行电力谐波分析容易造成频谱泄露和栅栏效应。窗函数加权可有效抑制频谱泄漏,但经典窗函数的抑制能力受旁瓣性能的制约。分析了纳托尔(Nuttall)窗的频谱特性后,提出了一种通过若干Nuttall窗自卷积运算得到的新型窗函数——Nuttall自卷积窗。分析了Nuttall自卷积窗的主瓣、旁瓣性能,建立了Nuttall自卷积窗加权的改进FFT谐波分析方法。与经典窗函数相比,Nuttall自卷积窗优良的旁瓣性能可有效抑制频谱泄漏的影响,改进FFT算法能有效克服卷积带来的频率分辨率降低的问题。仿真结果表明,Nuttall自卷积窗抑制频谱泄漏效果好,改进FFT算法能对结果进行有效修正,谐波参数估计准确度优于经典窗函数。

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。

基于混合卷积窗三谱线插值的介损角测量方法

快速傅里叶变换在非同步采样下进行介损角测量时,将无法避免地产生频谱泄露和栅栏效应,严重影响了介损角测量时的准确性。文中提出一种基于Hanning与Nuttall混合卷积窗的三谱线插值介损角测量算法,将所提算法与加经典窗算法进行对比分析可知,该混合卷积窗算法具有更快的旁瓣衰减速率和较窄的主瓣宽度,能有效克服因非同步采样造成的介损角测量误差。通过频率变化、谐波含量波动、白噪声影响、采样点变动下的介损角测量仿真实验,进一步验证了文中所提算法的准确性和可靠性。

新能源汇集地区次同步谐波检测方法的研究

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在非同步采样和非整数周期截断时难以高精度检测谐波各参数,加窗和插值算法可提高FFT的精确度。在对纳托尔窗(Nuttall)频谱特性分析的基础上,提出以4项5阶Nuttall窗通过自卷积运算得到Nuttall自卷积窗函数,推导基于Nuttall自卷积窗四谱线校正公式。仿真结果表明,该算法能较精确地检测次同步谐波的频率特征值并抑制谱间干扰。最后,将Nuttall自卷积窗和四谱线插值FFT算法应用于新疆哈密地区次同步谐波检测,验证了该算法的有效性。