基于BP神经网络和全相位快速傅里叶变换的电力系统谐波检测技术研究

在分析现有谐波检测方法的基础上,研究了基于全相位快速傅里叶变换和人工神经网络的谐波和间谐波检测算法。针对谐波检测精度不高的问题,提出了一种基于全相位快速傅里叶变换和BP神经网络的谐波检测方法,同时采用全相位快速傅里叶变换和自适应神经网络的谐波检测方法,进一步提高了谐波检测的精度。通过虚拟仪器软件开发平台Lab Windows/CVI,设计了基于全相位快速傅里叶变换和自适应神经网络的谐波检测软件。软件实现了谐波幅值和相位的检测以及总谐波畸变率的计算,并能够在总谐波畸变率超标的情况下给出警报。

基于全相位快速傅里叶变换和人工神经网络的电网谐波检测组合优化算法

针对现有谐波检测方法的适用范围小、测量精度低和抗干扰能力弱的缺陷,提出一种基于全相位快速傅里叶变换和人工神经网络的谐波测量组合优化算法。该方法利用全相位快速傅里叶变换对相位的优越检测能力得到谐波的相位信息,同时得到的谱线峰值可以为神经网络初始化提供依据;利用人工神经网络的自学习和抗干扰能力得到系统的谐波频率和幅值信息。仿真结果表明,基于全相位快速傅里叶变换和人工神经网络的谐波测量方法的适用范围更广,收敛速度更快,谐波检测的精度和鲁棒性也更优越。

基于全相位快速傅里叶变换的主轴不平衡特征提取及实验

主轴作为数控机床的核心部件,因其质量不平衡而产生的振动严重影响机床的加工精度。对主轴不平衡振动进行有效抑制的前提是需要准确提取振动信号特征。为了准确提取主轴系统的不平衡振动特征,获取振动幅值和相位,提出基于全相位快速傅里叶变换的主轴不平衡振动特征提取方法,全相位快速傅里叶变换利用自身的频谱分析功能实现对信号相位和振幅的准确提取。分别通过仿真与实验的方式将该方法与其他3种方法进行振动特征提取对比,全相位傅里叶变换提取振动幅值和相位准确度和稳定性更好,提取后的振动相位准确性可达97%,而提取后进行动平衡振动抑制实验,振动量下降65.21%,进一步验证了该方法的有效性。

基于快速傅里叶变换的四种相位解包裹算法

为了快速准确地对含有噪声的包裹相位图进行相位展开,采用理论分析与计算机模拟及实验验证相结合的方法,对基于快速傅里叶变换(FFT)的四种典型算法——四次FFT算法(4-FFT)、二次FFT算法(2-FFT)、四次离散余弦变换算法(4-DCT)及横向剪切干涉与FFT相结合的算法(LS-FFT)作了对比研究。结果表明:2-FFT算法运行速度最快,4-FFT算法次之,LS-FFT算法速度最慢;4-FFT算法对含有较强噪声和轻微欠采样的实验数据的处理效果是最好的;LS-FFT算法对强噪声数据的处理效果最差。

基于全相位傅里叶变换的煤矿电网电能质量分析

根据当前煤矿电网负荷特点,在详细对比了当前谐波和间谐波分析方法的基础上,引入全相位傅里叶变换对煤矿电网中的谐波和间谐波进行分析。在谐波的测量中,对基于Hanning加窗插值法、基于B-H加窗插值法、基于Blackman加窗插值算法和全相位傅里叶算法分别进行了仿真计算比较。发现基于全相位傅里叶算法对谐波的测量误差远远小于其他三种加窗算法。在间谐波的测量中,对比了Rife-Vincent(Ⅲ)窗法和全相位傅里叶算法的仿真计算结果,表明基于全相位傅里叶算法对间谐波相位和频率的测量误差远远小于Rife-Vincent(Ⅲ)窗法,对间谐波的幅值测量精度也远高于Rife-Vincent(Ⅲ)窗法。仿真计算结果表明,基于全相位傅里叶修正算法能对谐波中的偶次、奇次及间谐波中的特定次谐波进行有效测量分析,该算法精度高,可靠性高。

基于全相位傅里叶变换的磁调制交直流漏电电流检测方法

电力电子设备发生漏电故障时,其漏电电流为交直流复合的复杂电流信号,传统的电磁式电流检测方法、霍尔电流检测方法或双铁心磁调制电流方法均无法满足复杂漏电电流的检测要求。针对这一问题,提出一种基于全相位傅里叶变换的磁调制交直流漏电电流检测方法,采用电压型单铁心磁调制互感器进行交直流漏电电流检测,可以简化互感器结构;同时采用全相位傅里叶变换进行磁调制电流解调,可以简化解调电路结构。试验结果表明,全相位傅里叶变换有效克服了非周期采样造成的频谱泄漏问题,从而使互感器具有较高的检测准确度。

迂回相位编码的傅里叶变换计算全息图及其再现

光学全息图直接利用光学干涉法在记录介质上记录物光波和参考光波叠加后形成的干涉图样 ,而采用计算全息 (CGH)的方法可不借助参考光直接记录物光波的复振幅信息。如果对迂回相位编码的全息图再进行一次逆的快速傅里叶变换 ,则可由计算机模拟完成物光波的全息图再现。试验结果也验证了该方法的可行性。

超高速全并行快速傅里叶变换器

设计和实现超高速快速傅里叶变换器(FFT)在雷达与未来无线通信等系统中具有重要意义。该文提出首个全并行架构的FFT处理器,其避免了复杂的路由寻址以及数据访问冲突等问题,基于较大基进行分解降低运算复杂度。由于旋转因子已知和固定,大量的乘法转化为了定系数乘法。同时由于采用了串行的计算单元,在达到全并行结构的高速度同时硬件复杂度相对较低;所有的硬件计算单元处于满载的条件,其硬件效率能达到100%。根据实际的实现结果,所提出的512点FFT处理器结构能够达到5.97倍速度面积比的提升,同时硬件开销仅占用了Xilinx V7-980t FPGA 30%的查找表资源与9%的寄存器资源。

基于全相位傅里叶变换的多普勒信号频谱提取

针对截断效应和栅栏效应所带来的频谱泄露的问题,提出基于全相位快速傅里叶变换的多普勒信号频谱提取方法。该方法通过全相位快速傅里叶变换算法实时获取多普勒回波信号的幅度信息,进行幅度和频率的修正。理论和实测的多普勒信号仿真表明,相对于短时傅里叶变换,校正的全相位快速傅里叶变换算法提取的频谱更贴近理想多普勒信号频谱,其频谱幅度信息满足峰值识别的要求。

基于稀疏相位和可调傅里叶变换的图像加密

针对光学图像加密的轮廓显现问题,提出了一种基于稀疏相位和可调傅里叶变换的图像加密方法。将可调傅里叶变换引入光学图像加密程序中,运用二维可调傅里叶变换实现像素混淆处理,相比基于复数或实数的变换域方案,计算复杂度较低;从加密函数提取相位值并获得加密数据的相位函数,再提取相位加密函数的稀疏数据,从而避免将密文相位信息主要集中在纯相位掩码内,以解决轮廓显现问题;完成了单图像加密实验和双图像加密实验,结果表明实现了较好的安全性,解决了光学图像加密的轮廓显现问题。

快速傅里叶变换在阿秒束线光路稳定控制中的应用

本文报道了将快速傅里叶变换算法应用于抽运探测系统和倍频光谱干涉系统(f-2f interferometry),对光路进行反馈控制的原理和结果,分别得到相对臂长抖动均方根1.24 nm(对应时间为4.1 as)的抽运-探测光路锁定和积分时间3 ms下相对相移均方根227 mrad的慢环载波包络相位(carrier envelop phase,CEP)锁定.这样的锁定精度可以保证产生阿秒脉冲的飞秒激光脉冲拥有稳定的CEP,并且为后续阿秒抽运探测提供了稳定的实验条件.

基于快速傅里叶变换的复地震道分析及应用

为了实现希尔伯特变换的快速计算,本文以FFT快速傅里叶变换为基础,对原算法进行了改进。将改进后的算法应用于合成地震记录计算瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率,获得了较好的效果。单道理论计算和实际应用表明,该方法运算效率高速度快,有助于地震资料的薄互层分析。

基于双窗全相位FFT的变流器阻抗高精度辨识新方法

为了提高变流器阻抗辨识精度,提出将布莱克曼双窗全相位快速傅里叶变换算法应用于并网变流器输出阻抗高精度辨识之中。首先,建立了dq坐标系下的三相并网变流器的dq阻抗模型;其次,基于原理分析论证了所提方法具有优良的频谱泄漏抑制性能以及较强的抗噪能力,特别适合于在施加小扰动信号背景下非线性特性较强的并网变流器输出阻抗的高精度辨识,并给出变流器阻抗辨识流程;最后,通过仿真试验,验证了方法的优越性。基于布莱克曼双窗全相位快速傅里叶变换的阻抗辨识方法,相比传统方法能以更高的精度辨识出变流器输出阻抗。

基于全相位FFT的铁路信号频率检测算法研究

本文主要研究基于全相位快速傅里叶变换(All Phase Fast Fourier Transform,APFFT)的铁路信号频率检测算法。介绍铁路信号的基本概念,并对传统快速傅里叶变换与APFFT的理论基础进行深入分析。通过矩阵分析方法比较传统FFT和APFFT的性能差异。在实验分析部分,通过具体的数据模拟实验验证APFFT在频率检测方面相较于传统FFT的优势。针对铁路CPFSK(Continuous Phase Frequency Shift Keying)信号,提出基于APFFT的低频率和边缘频率检测技术。通过仿真实验验证所提方法的有效性。总结全相位FFT在铁路信号频率检测中的应用前景与研究价值。

基于双窗全相位FFT双谱线校正的电力谐波分析

基于快速傅里叶变换的电力谐波分析在非同步采样情况下存在频谱泄露,影响测量精度。为抑制频谱泄露对谐波分析的影响,分析对比了双窗全相位FFT与传统加窗FFT在抑制频谱泄露方面的特点,并通过计算证明了双窗全相位FFT在电力谐波分析中的独特优势。针对全相位频谱分析通常采用的时移相位差法存在计算量大、实时性差及存在相位模糊现象等不足,提出了一种基于双窗全相位FFT双谱线校正的谐波分析算法,利用基波频点附近的两条谱线幅值计算基波频率,进而推导了简洁实用的谐波幅值校正公式。该算法实现方便,且实时性优于相位差法。通过与传统加Hanning窗、Nuttall窗插值FFT的仿真对比验证了新算法具有更高精度,基于该算法的实验结果也验证了算法的有效性。

改进的全相位时移相位差频谱分析算法

针对全相位频谱分析算法对采样序列中心样点有特殊要求以及当频偏量绝对值为0.5时会影响频率估计值的问题,提出了一种改进的全相位时移相位差频谱分析算法。该算法首先对序列向左循环移动一位,形成只有一位时移关系的两个序列,然后分别进行全相位快速傅里叶变换(all phase fast Fourier transform,APFFT),计算过程中忽略相位差补偿值,避免频偏量的引入,通过两序列主谱线间相位差的直接计算便可得到信号的频率和初相估计值。仿真实验表明该算法计算简单,适用范围广,参数估计精度高且频率估计精度稳定性好。

全相位FFT相位差频谱校正法改进

基于全相位快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)的相位差频谱校正法由于未计及负频率的影响,导致低频信号参数估计精度下降。针对此问题,提出一种改进的全相位FFT相位差频谱校正法,该算法在计算传统FFT时,消除了负频率对频谱分析的影响。介绍了全相位频谱分析原理及全相位FFT相位差频谱校正算法,分析了负频率对低频信号频谱分析造成影响的原因。在计及负频率影响的情况下推导了非整周期采样条件下单频余弦信号的频率、幅值和相位的计算公式。仿真结果表明,计及负频率影响的算法提高了基于全相位FFT的相位差频谱校正法对低频余弦信号参数估计的精度,算法抗噪性能得到改善。

基于全相位FFT改进相位差法的自动准同期并列参数测量

发电机准同期并列的关键在于对并列双方电压参数的快速准确测量。但由于并列双方电压频率不同,很难同时对双方电压做到同步采样,传统的基于快速傅里叶变换(Fast Flourier Transform,FFT)的准同期并列参数测量结果因频谱泄露产生较大误差。为抑制泄露,提高参数测量精度,引入了全相位频谱分析技术,并分析了全相位FFT与常规卷积窗FFT的区别与联系。在此基础上提出了基于全相位FFT的发电机准同期参数测量方法,并对全相位FFT相位差法进行了改进,提出了简洁的基波频率及幅值计算方法,使其更好地满足准同期并列的需要。通过仿真计算验证了所提方法性能优良,能有效克服频率波动、谐波、噪声及电压非稳态变化等不同情况的影响,实现并列双方电压参数的快速准确测量。

非均匀采样的功率谱反演大气湍流相位屏的快速模拟

对大气湍流功率谱非均匀采样可以有效改善传统功率谱反演法低频采样严重不足的缺陷,实现高精度的大气湍流相位屏的模拟.但采用的直接求和运算计算复杂度高,相位屏的模拟速度极慢.将非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)引入到大气湍流相位屏的模拟,可以实现相位屏的快速模拟.从随机过程的谱分解出发,将大气湍流相位随机过程表示为有限谐波分量叠加和的均方极限.通过一个高斯核函数的卷积,将非均匀分布的谐波复振幅映射到均匀网格空间,进而利用快速傅里叶变换,降低计算复杂度,加快大气湍流相位屏的模拟速度.以大气湍流的Kolmogorov谱为例,利用NUFFT仿真得到大气湍流相位屏,并对相位屏的模拟精度、模拟速度和误差进行统计分析.结果表明,NUFFT的引入可以实现快速、高精度的大气湍流相位屏的模拟.

加窗全相位DFT数字滤波器

基于全相位离散傅里叶变换(DFT)数字滤波器的直接频域实现网络结构,对输入或输出数据加窗,导出了一种新型的加窗全相位DFT数字滤波器.其频率特性比不加窗的又有较大提高,幅频响应等于或逼近频率采样值,通带纹波极小,阻带衰减极大,过渡带陡峭,零相位,滤波性能和实现的简捷性超过其他传统方法.它除了可以采用通常的卷积结构外,也可采用直接频域网络实现,此文给出了它的直接频域网络组成及其简化算法.这种网络具有实时自设计功能,可构成时变系统,用于滤波器传递函数实时可变的场合,便于集成为频响和长度均可编程的通用零相位数字滤波器.它是数字滤波器的一种新的设计理念和实现结构.