应用插值FFT算法精确估计电网谐波参数

深入研究了插值快速傅里叶变换(FFT)算法在电网谐波参数估计中的应用.加窗宽度和窗函数的类型是影响插值FFT算法分析精度的主要因素.通过对常用窗函数的特性分析,得出了加窗宽度关于分析精度的估计公式.电网信号的基波幅值远大于各次谐波幅值,分析表明,Hanning窗比较适合分析电网信号,同时给出了基于Hanning窗的电网谐波幅值、频率和相位的显式计算公式.仿真结果证明,应用上述分析结果,电网谐波幅度、频率和相位的估计达到了预期的分析精度.

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0.01Hz,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。

基于插值FFT算法的间谐波参数估计

间谐波是频率介于两个谐波之间的信号。间谐波除具有一般谐波信号的特性外 ,还会严重影响现有谐波补偿装置 ,使谐波补偿失败 ,因此准确检测间谐波的参数具有十分重要的意义。讨论了间谐波的特点及检测方法 ,提出了基于加窗插值FFT算法的间谐波参数估计 ;讨论了窗函数的选择规则 ,推导了分析窗宽度的估计公式 ,以及基于Hanning窗的间谐波频率、幅值和相位的显式估计公式。仿真结果证明 ,该算法对电网间谐波和谐波的幅度、频率和相位的估计在一定条件下具有很高的精度。

基于Nuttall(Ⅰ)窗的插值FFT算法

加Blackman-harris窗插值FFT算法计算精度高,但其频率修正系数公式和复振幅的插值修正函数过于复杂,计算量大,影响了它的应用。给出了一种基于4项余弦窗Nuttall(Ⅰ)窗的插值FFT算法。讨论了Nuttall(Ⅰ)窗的频率响应,详细推导了基于Nuttall(Ⅰ)窗的插值FFT算法的计算公式,其频率修正系数计算公式简单,容易得到,并采用三次样条插值函数计算复振幅的修正系数。仿真计算结果表明,当采样10周期时,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4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。

应用三次样条函数快速计算插值FFT算法

加汉宁窗插值快速傅里叶变换(FFT)算法可以克服频谱泄漏的影响,消除用异步采样值测量电量时产生的误差,但其计算量较大,实时性较差。为了减小插值FFT算法的计算量,采用三次样条函数逼近加汉宁窗插值FFT算法函数,提出了应用三次样条函数的有效形式计算插值FFT算法,将插值FFT算法的谐波幅值修正系数曲线分为10段,给定11个等间距插值点,构造出计算插值FFT算法的三次样条函数的快速计算公式。该公式简单,程序实现方便,计算量小,在分段处连续,且为精确值,可以大幅度提高插值FFT算法的计算速度和实时性。仿真计算结果表明,应用三次样条函数的有效形式计算电量谐波幅值和频率,幅值误差小于0.1%,频率误差小于0.01Hz。

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%。

加8项余弦窗插值FFT算法

采用加8项余弦窗函数插值FFT算法的谐波分析方法可以进一步提高电力系统谐波的测量精度。为了引入加8项余弦窗函数的插值FFT算法,首先比较分析了5到8项余弦窗的频谱特性,然后推导了8项余弦窗函数插值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,减少了计算量。仿真计算结果表明,相比其他加余弦窗插值FFT算法,加8项余弦窗函数插值FFT算法具有更高的精度,从而验证了该算法的有效性与实用性。

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。

基于插值FFT算法的电力系统谐波分析

快速傅里叶变换在非同步采样时存在较大的误差,无法直接用于电力系统谐波分析。详细介绍了一种基于五项Rife-Vincent(Ⅲ)窗插值FFT算法的谐波参数估计新方法,利用电磁暂态仿真程序ATP建立一个实际的400/ 33 kV工业电力系统仿真模型,对系统的谐波电流进行了仿真。针对其不同程度的频谱泄漏,分别采用FFT和所提出的五项Rife-Vincent(Ⅲ)窗插值FFT两种算法对11次谐波参数估计值进行对比分析。实验结果表明,该算法较FFT算法在频率、幅值和相位的估计值精度上有明显提高。

基于五项窗Rife-Vincent(Ⅰ)插值FFT算法的谐波参数分析

采用选择性暂态程序ATP建立一个实际的400/33kV工业电力系统的仿真模型,对电缆线路谐波电流进行仿真。由于快速傅里叶变换在非同步采样时存在较大的误差,无法直接用于电力系统谐波分析,本文提出了一种基于五项窗Rife-Vincent(I)插值FFT算法的谐波参数估计的新方法,并推导了其谐波参数估计公式。然后针对不同程度的频谱泄漏,采用FFT和五项窗Rife-Vincent(I)插值FFT两种算法对16次谐波参数估计值进行对比分析。实验结果表明:该算法较FFT算法在频率、幅值和相位的估计值精度上有明显提高。

三谱线插值FFT算法在介损测量中的理论与仿真研究

运用基于传统FFT的谐波分析法进行介损测量时难以满足同步采样和整周期截断,造成的频谱泄漏将影响介损测量精度。引入了一种加窗插值傅里叶变换算法进行介损测量。通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用谐波频点附近的3根离散频谱的幅值确定谐波谱线的准确位置,进而得到谐波的频率、幅值和相位。仿真结果表明,应用三谱线插值修正算法具有很高的计算准确度,进而验证了该算法的有效性与实用性。

考虑负频分量影响的FFT插值算法

采用加矩形窗FFT插值算法,谐波的负频分量对谐波计算的误差影响较大。为了提高结果的精确性,大多采用多项余弦窗插值的方法,这些窗的主瓣较宽,降低了计算速度和实时性。为此首先分析了泄露误差的产生,然后提出了考虑负频分量影响的矩形窗插值FFT算法。由于最少只需采样2个周期,所以该算法实时性好,采样点数少,计算速度快。为了提高运算精度,考虑了各次谐波旁瓣的影响。为了减小插值FFT算法的计算量,采用三次样条函数逼近加矩形窗的插值函数,计算量小,实时性好。仿真计算结果表明,采用该方法得到的幅值和频率都具有较高的计算精度。

工业电力系统谐波分析的高精度FFT算法

为了减少非同步采样对快速傅里叶变换的影响,提高电力系统谐波分析的精度,详细介绍了一种基于五项窗Rife-Vincent(Ⅰ)插值FFT算法的谐波参数估计的新方法,并推导了其谐波参数估计公式。利用选择性暂态程序ATP建立一个实际的400/33kV工业电力系统的仿真模型,对系统的谐波电流进行仿真。然后针对不同程度的频谱泄漏,采用FFT和所提出的五项窗Rife-Vincent(Ⅰ)插值FFT两种算法对16次谐波参数估计值进行对比分析,实验结果表明:在相同条件下,五项窗Rife-Vincent(Ⅰ)插值FFT算法较FFT算法在频率、幅值和相位的估计值精度上有明显提高。

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。

基于加窗FFT和HWT算法的谐波检测系统设计

为了提高电网谐波的检测精度,特别是考虑电网中存在间谐波的情况,及造成的频谱泄漏和栅栏效应问题。采用了改进加窗插值FFT和HWT混合的非整次谐波算法,加窗插值采用可修改的Hanning窗、HWT采用谐波小波算法,更好地消除了间谐波的影响。硬件采用STM32+DSP的双CPU并行处理技术,提高了数据处理速度。MATLAB仿真结果以及实验结果分析表明,该算法提高了谐波检测精度,改善了系统的动态性能,并达到预期的效果,具有一定的实际意义。

基于插值FFT和多信号分类法的间谐波参数检测

为了在短数据且存在白噪声的情况下检测大幅度谐波附近的小幅度间谐波,提出了采用插值FFT和多信号分类法(MUSIC)相结合的间谐波参数检测方法。首先,利用加Hanning窗的插值FFT检测出信号中的主要频率成分;然后,从原信号中减去这部分信号,利用MUSIC方法对剩余信号进行频率检测,得到的两部分频率即认为是原信号中包含的频率成分;最后,采用最小二乘法在频率已知的情况下检测各频率分量对应的幅度和相位。仿真结果表明:该方法能够在短数据噪声环境下检测出整数次谐波附近的间谐波,幅度和频率参数的估计结果能够满足测试精度的要求。

基于加四项Nuttall窗递推DFT插值算法的高精度测频方法研究

为了提高电力系统频率计算的精度,提出了一种基于加四项Nuttall窗递推DFT插值算法的高精度测频方法.由于四项余弦窗的能量更集中在主瓣,旁瓣非常小,因此加四项余弦窗FFT插值算法能极大地减小频谱泄漏的影响,谱间干扰很小,能较好地减小频谱泄漏和谐波等给频率测量带来的干扰,且该方法采用的频率偏移量计算公式简单.为了减小加四项余弦窗FFT的计算量,采用加四项余弦窗递推DFT的方法对传统方法进行了改进,有效减小了算法的计算量,提高了频率的计算精度.仿真计算结果验证了所提算法的计算精度.

基于相位差校正法的加Blackman-harris窗FFT算法与实现

相位差校正法是连续两次加窗截断时域信号并进行两次FFT变换,然后利用其对应离散谱线的相位差校正出谱峰处的准确频率和相位的新校正方法,通过利用插值fft算法的窗谱函数公式还可以校正其幅值,用以解决离散频谱分析中由于不能做到同步采样带来的较大误差。由于加Blackman-harris窗函数的频谱泄漏影响小、计算精度高,所以本文采用加Blackman-harris窗截断。

一种基于加窗的插值FFT重构Hilbert变换方法

提出了一种基于加窗的插值FFT算法重构Hilbert变换来测量无功功率的方法。该方法通过离散傅里叶变换及逆变换,能够准确地将各次谐波的电压进行90°移相,并利用加海明窗的插值FFT算法对各次谐波的频率、相位,以及幅值进行计算,克服频谱泄露所带来的影响,消除测量时产生的误差。仿真结果表明该方法具有很高的测量精度。

基于FFT的数控镂铣机传动链误差源诊断

分析了造成数控镂铣机传动链误差的原因,在检测中采用快速傅里叶变换(FFT)算法对模拟信号进行频谱分析.为了提高计算的精度、降低对采样频率的要求,提高运算速度,采用一种基于线性插值原理的改进快速傅里叶变换(L-FFT)算法.用此算法对传动链误差的原始数据进行处理,诊断出误差源及位置,为降低传动误差的控制算法提供了依据.试验结果表明,与FFT算法相比,效率提高大约5%,表明该算法具有一定的实用性和有效性.