使用快速加窗离散希尔伯特变换和插值算法的时域无功测量方法(英文)

根据时域积分的无功测量原理,对一种基于加窗离散希尔伯特变换(windowed discrete Hilbert transform,WDHT)和矩形自卷积窗(rectangular self-convolution window,RSCW)滤波的无功测量方法进行分析,找出非同步采样条件下该方法的误差产生的根本原因,将快速加窗离散希尔伯特变换和插值算法应用于原方法的改进中,有效地提高了测量的速度和精度。理论推导证明,使用改进方法,只需将瞬时无功序列与矩形自卷积窗先做乘积再求和即可实现瞬时无功序列的滤波,其实现过程简单、计算量小。仿真中,在不考虑信号含噪的情况下分别使用2、3、4阶矩形自卷积窗,改进方法的精度相对于原方法分别提高约1、3、5个数量级。当信号含噪时,改进方法的精度整体上仍优于原方法。改进方法已成功应用于一款多功能电表的软件设计中。实验表明,使用2阶矩形自卷积窗时,改进方法的测量精度比原方法高出约1个数量级,其测量时间减少约51%。

基于相关希尔伯特变换加窗的时差估计算法

针对MFSK信号相关峰的周期性会影响时差估计精度的问题，在分析相关峰周期性形成原因的基础上，提出了广义互相关与希尔伯特变换的差值加窗方法来提高时差估计的精度，并和相关滤波、加窗搜索的方法进行了对比。仿真结果表明，提出的方法能有效提高时差估计的精度，在一定条件下利用先验信息通过加窗限定时差搜索范围还能突破传统的时差估计理论下界。

谐波分析的加窗插值改进算法

加窗插值FFT是电力谐波分析的常用算法,文中在两方面对该算法进行了改进.提出了一类新的离散窗函数--矩形自卷积窗.m阶矩形自卷积窗由m个矩形窗通过卷积运算生成,其幅频特性在零点处的1～m-1阶导数均为0;谐波分析时,加这类窗可以最大限度地减小基波及各次谐波相互之间的频谱泄漏;另外,给出了适合新窗的插值算法,并对插值算法的一些常规做法进行了改进.基于新窗的改进算法易于实现,能显著提高谐波分析精度和减小计算量.仿真分析和实践验证了其可行性和有效性.

基于加窗DFT的相位差高精度测量算法

本文提出一种基于加窗离散傅立叶变换(DFT)的相位差微机高精度测量算法,详细论述算法原理及实现步骤。采用该算法,相位差测量值理论上与信号频率无关,从而不需要跟踪测量信号频率,不需要对信号整周期采样。算法实现简单,计算量较小,精度高,对高次谐波和噪声具有较强的抑制能力,仿真计算和工程应用验证了其可行性和有效性。

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.

加窗加权插值离散傅里叶变换在波长扫描干涉仪中的应用

针对现有的波长扫描干涉仪在采样范围内信号周期数较少时含有比较严重的信号频谱泄漏,导致较大的恢复误差的问题,提出一种基于加窗加权插值离散傅里叶变换(DFT)的频率估计的光程差恢复算法,该算法在信号采样长度为2~3个周期时仍能很好地抑制频谱泄漏.仿真结果显示:当周期数较少时,该算法恢复精度相比于现有的傅里叶变换相位斜率法有很大提高.对平面镜及单刻线标准样板的测量实验显示:加窗加权插值离散傅里叶变换算法达到约10 nm的恢复精度,进一步验证了该算法在波长扫描干涉仪的光程差恢复中有很好的应用价值.

基于加窗DFT在科氏流量计信号处理中的应用

科里奥利质量流量计是一种直接测量质量流量的流量计,针对其对相位差估计精度的要求,采用一种基于加窗离散傅里叶变换(DFT)的相位差测量算法进行研究。该算法不需要整周期采样,可应用于含有谐波的信号。与传统的相位差估计算法进行仿真对比研究,通过分析噪声对估计精度的影响,研究一种改善估计精度的方法。仿真结果表明,该算法实用性好,满足科氏流量计对精度的要求。

改进加窗插值的电力系统谐波分析方法研究

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)因其易于嵌入式系统实现而被作为电力系统谐波分析的主要方法,但电力系统谐波分析时很难做到同步采样和整数周期截断,由此造成的频谱泄漏将影响测量结果的准确性。加窗和插值修正算法可改善基于FFT的谐波参数计算的准确度。对(FFT)的泄漏原因进行了分析。通过对卷积窗的谐波理论分析与研究,提出了一种基于三角自卷积窗的加窗改进方法。

基于DRSC窗递推DFT算法的电力谐波检测

提出了一种基于离散矩形自卷积(DRSC)窗的递推离散傅里叶变换(DFT)校正算法,并应用于电力谐波的高精度实时检测。将加DRSC窗的DFT看成一有限脉冲响应(FIR)数字滤波器,通过将其转化为无限脉冲响应(IIR)滤波器的形式,推导出加DRSC窗的DFT递推计算公式;在此基础上,采用相位差DFT校正算法,获得电网谐波参数的实时估计。算法利用DRSC窗的频谱特性,最大限度地减小基波及各次谐波相互间的频谱泄露影响,提高了频谱分析精度,同时通过递推算法大幅度降低了谐波实时分析计算量。仿真分析结果验证了本文算法的可行性和有效性。

电力系统间谐波和谐波分析的海宁窗插值算法

间谐波和谐波对电网的危害日益严重,所以准确计算出间谐波和谐波的幅值、频率和相位等参数,对于改善电能质量具有重要意义。在分析间谐波和谐波特性的基础上,提出了海宁窗插值的间谐波和谐波算法。该方法对时域信号加海宁窗进行离散傅里叶变换,初步求取各次谐波和间谐波的各个参数,然后对各参数采用插值算法进行修正。经过仿真验证,该方法可以减小频谱泄漏和同步偏差的影响,并为谐波和间谐波信号分析提供了有效、准确的分析结果。

任意正交变换下的全相位等效FIR滤波器的构造

为减小正交变换滤波法的计算量并扩大滤波范围,将全相位数字滤波概念推广到任意正交变换．在引入重叠基矩阵的基础上,提出了加窗全相位等效FIR滤波器系数向量的计算通式．严格推导出常用的离散傅里叶变换、离散余弦变换和离散沃尔什变换下的全相位FIR滤波系数的具体表达式．仿真实验表明,全相位滤波可消除截断误差,基于正反变换的N阶全相位滤波结构与长为2N-1的全相位等效FIR滤波器完全等价．

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是谐波评估和治理的前提和基础。结合国内外谐波检测技术的发展现状,从检测信号模型出发,对基于加窗、加窗插值、谱估计和希尔伯特—黄变换(HHT)的谐波检测算法进行了分类和总结,指出了各种算法在谐波检测中的优缺点。最后,对电力系统谐波检测中需要关注的问题和研究方向进行了探讨。

电力系统故障录波数据实用压缩方法

针对电力系统大量故障录波数据的传输问题,以故障录波数据在整体录波文件占据较小比例为依据,提出一种立足于录波数据整体的分通道分时段数据压缩新方案。对于周期信号的压缩,快速傅里叶变换(FFT)算法具有压缩比高的特点,因此先对分段数据进行FFT计算,若误差较大则改用小波变换压缩。在电力系统频率偏移额定值的情况下,采用加窗傅里叶变换校正算法,保证压缩率和压缩精度。仿真研究和实际录波文件的压缩应用表明,算法能获得较高的压缩性能和较小的误差,验证了该方案的可行性和有效性。

电力系统谐波分析中频谱泄漏治理方法的新进展

快速傅里叶变换用于电力系统谐波分析中存在较大的误差,尤其是相位误差。对快速傅里叶变换这一算法产生频率泄漏的原因进行了探讨,指出频率泄漏产生的根本原因,并对国内外提出的抑制频率泄漏的方法进行分析,详细介绍了这些方法的利弊。

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DFT频域校正的介质损耗角测量算法

离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)求解容型设备介质损耗角存在较大误差,对引起误差原因的频谱泄漏进行了详细分析和阐述,指出电网频率波动是造成测量介质损耗角不准确的主要因素,其带来的非整周期采样造成信号能量发散,各频率处信号能量相关性不为0。通过加余弦窗函数平滑信号陡度,对DFT相位频谱校正给出了2种不同的方法:加窗插值算法和离散频谱相位差校正法,并通过校正频率偏移量,在频谱峰值最大值处获得信号相位。通过Matlab仿真分析表明,2种算法实现方便,精度高,具有一定的实用性。

频域谐波分析算法的新解释及其推广

在电力系统谐波分析的频域方法中,加汉宁窗插值算法应用较为广泛,其某些实现具有相似结构,只是选取的插值点数不同。为深入理解其内在本质,文中利用汉宁窗和矩形窗之间的关系,将已有的两种加汉宁窗算法转化成未加窗的等价形式,找出其中规律,并将其推广到通用的未加窗p点插值算法。在推导过程中,首先建立了多分量信号的未加窗离散傅里叶变换(DFT)值的近似模型,接着利用此近似模型分析出算法系数所需满足的两个条件,最后设计了满足条件的一组系数。当插值点数p为4或5时,所提算法等价于已有的两种加汉宁窗算法;p的最小允许值为3,此时算法具有最高的频域分辨率,并且不存在对应的基于汉宁窗的等价形式。结合改进后的DFT递推公式,所提算法所需计算量仅和插值点数p呈线性关系,因此能够大幅降低计算量,并为电网信号提供实时估计。仿真部分比较了算法采用不同插值点数p时的表现,实验部分将算法应用于三相电机电流信号的实时估计。

雷达导引头交流电源畸变测试方法的研究

在某雷达导引头的测试过程中,对二次电源模块的供电指标提出了很严苛的要求,交流畸变系数是评价导引头二次电源的一个重要指标。目前,对电源交流畸变系数的测试主要是通过离散Fourier变换(DFT)变换获得频谱来分析,但是DFT会存在频谱泄露等原因使得测试结果的精度还有待提高。针对以上不足,通过加窗和插值修正算法对传统DFT算法进行修正,给出了基于Hanning窗和Quinn插值算法的频率和幅值的估算公式。实验结果表明,本文的方法具有精度高、效率好的特点,能够满足测量要求。