基于广义S变换的光伏电站谐波和间谐波分析方法

针对S变换高斯窗函数形式固定不变的问题,引入高斯窗调节因子改进S变换,提出一种基于广义S变换的光伏电站谐波和间谐波分析方法。首先通过MATLAB/Simulink搭建光伏电站的仿真模型,在自然采样双极性SPWM调制方式下采集逆变器的三相输出电压;然后以A相电压为例,采用广义S变换对电压信号处理得到一个模时频矩阵;最后对该矩阵分析实现光伏电站谐波和间谐波参数的准确计算。仿真结果表明,本文方法的幅值计算误差最大仅为3.30×10^(-4)%,频率的平均计算误差为0%,远小于S变换幅值误差35.19%和频率误差2.39%;能满足光伏电站谐波和间谐波检测精度的需要。

基于高倍过采样与加窗插值FFT的电力谐波分析

为提高谐波分析精度,分析了信号加窗引起的信噪比损失以及AD转换产生的量化误差,阐述了过采样技术提高信噪比的原理。在此基础上,提出了基于高倍过采样和加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)的谐波分析方法。该方法充分利用AD转换器的潜力,以尽量高的采样速率进行AD采样,同时通过均值滤波避免高倍过采样引起的采样数据量激增问题。详细研究了所提谐波分析方法对信号中谐波分量幅值和相位的影响,并给出了简洁实用的谐波幅值和相位校正方法。仿真表明,所提方法可在不增加系统成本的前提下改善加窗插值FFT的抗噪声能力,提高谐波分析精度。

基于Slepian和Parzen互卷积窗插值FFT的电力系统谐波分析方法

谐波是电力系统中最为突出的电能质量问题之一。谐波参数的准确估计是电力企业和用户评价电能质量的重要参考依据。目前,电网谐波参数的估计方法主要基于傅里叶变换算法,但该算法在分析和处理信号时需要对原始信号进行截断和离散化处理,会不可避免地导致频谱泄露和栅栏效应,从而严重影响电网谐波参数的准确测量。而具有优良旁瓣特性的窗函数以及插值算法可有效改善因频谱泄露和栅栏效应所带来的参数估计误差。为此,文中提出一种基于Slepian窗和Parzen窗的新型互卷积窗(slepian and parzen mutual convolution window,SPMCW)插值FFT的谐波分析方法。SPMCW具有较低的旁瓣电平和快速的旁瓣衰减速率,因而可有效抑制频谱泄露,进而实现弱谐波幅值的检测。在MATLAB下的仿真实验验证了文中算法的准确性和可靠性。实际构建的硬件平台验证了算法的有效性和可行性。

基于窗函数补零拟合的插值补零FFT谐波分析算法

工程上谐波分析通常采用计算量相对较小的快速傅里叶变换(FFT),同时为减少栅栏效应和频谱泄露通常采用插值算法。FFT对数据窗长度有特定要求,例如2/3/4等整数次幂。针对数据窗长度为非整数次幂情况,提出一种改进插值补零FFT谐波测量算法,算法核心在于将补零FFT插值校正转变为基于补零窗函数的频谱响应的拟合校正。以基2为例,对非2整数次幂数据窗加5项最快旁瓣衰减速率窗修正,再补零使得数据窗长度满足2的整数次幂,最后进行改进插值FFT计算。所提算法适用于任意窗函数补零且无须推导修正公式。仿真与实验结果验证该算法在谐波分析方面的有效性。

有向图的谐波分析:从傅里叶到小波

数据化时代中,高效地分析和处理数据引起了研究者的广泛关注。利用图模型建立数据的结构,进而对数据进行分析处理,发展起了图信号处理。最初是在无向图中发展的,图拉普拉斯在其中发挥着重要作用。神经科学、社会网络等领域的数据网络都是定向的,从而信号处理需要扩展到有向图中。在有向图中,图拉普拉斯不再使用,将参考算子换作图上的游走算子。进而把随机游走算子的特征向量集作为有向图上函数的非正交傅里叶型基。从随机游动算子的狄利克雷能量获得的特征向量的变化与相关特征值的实部联系起来,找到了频率解释。在有向图中,又分别回顾了小波变换和抽取小波变换作为谱图小波和扩散小波框架的扩展。上述都是在算子是可以对角化的前提下提出的。但是现实生活中的数据模型不会只局限于对角化的算子,因此本文将算子扩展到了整数项的扩张矩阵中,从而提出了有向图上的紧支撑帕塞瓦尔小波框架及其多分辨率分析,并且也找到了基于这类矩阵下的频率解释。此类小波框架不仅在构造时简单高效,而且在性质上也有很大优势:有确定的消失矩的阶数,使尽量多的小波系数为零或者产生尽量少的非零小波系数,利于消除噪声。

牵引级联变流器低次谐波分析与抑制策略优化

以级联H桥变流器为前级拓扑的电力电子变压器是未来列车牵引的重要发展方向,降低牵引级联变流器的低次谐波对提高电力电子变压器的控制性能具有重要意义。然而,引起级联H桥变流器低次谐波的影响因素与常规四象限变流器存在差异,其机理分析和抑制策略尚未得到深入研究。对此,文章详细探究了电力牵引网侧级联H桥变流器低次电流谐波产生机理,揭示了除直流电压波动、器件死区和管压降外,其低次谐波还与H桥级联的模块数及拓扑结构有关。在此基础上,设计一种兼顾直流电压波动和电路拓扑特性的低次谐波抑制算法。同时,结合功率器件的死区效应与管压降影响,提出级联H桥变流器低次电流谐波综合抑制策略。最后,搭建小功率试验平台进行测试,试验结果验证了理论分析的正确性和优化抑制方案的有效性。

基于三相动态谐波分析的电能表误差检测方法

在检测电能表误差时,原始信号中谐波的干扰会导致检测结果与实际情况存在较大偏差。为此,提出基于三相动态谐波分析的电能表误差检测方法。在谐波分析阶段,考虑到谐波的动态属性会导致三相信号的采样执行效果难以达到同步,构建了余弦组合窗——旁瓣最低与最速下降窗,利用其对电能表离散信号进行截取,以此避免信号能量向临近谱线泄漏,再利用离散傅里叶变换对信号进行处理,实现对谐波的提取。在误差检测阶段,以离散随机信号的概率密度函数为导向,采用最优直方图曲线拟合法对其加以分析,并结合标准情况下电能表信号的分布状态,实现对误差的计算。在测试结果中,电能表误差检测结果的偏差始终稳定在3.0%以内。

基于谐波分析的PMSM齿槽转矩补偿

针对永磁同步电机(PMSM)物理结构存在的固有齿槽转矩脉动会导致电机运行时速度波动的问题,提出了一种齿槽转矩补偿方法。首先,结合齿槽转矩产生的机理,设计了齿槽转矩补偿方法;其次,利用专用设备获取电机齿槽转矩数据,然后结合快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析,在线计算拟合转矩补偿量,对控制器的转矩指令进行补偿,可降低齿槽转矩脉动的影响;最后,对该方法进行了实际的测试验证,结果表明该方法可有效降低伺服电机齿槽转矩脉动引起的速度波动。

基于谐波分析的感应式电能计量误差自动矫正方法

当前感应式电能计量误差矫正通常只能在实验室或特定的检测环境中进行,需要人工干预和操作,导致电压谐波幅值波动较大,为此研究基于谐波分析的感应式电能计量误差自动矫正方法。通过谐波分析确定其中的谐波幅值,深入了解谐波对电能表计量的影响。建立感应式电能表计量误差校正模型,对实际测量结果与理论值进行比较和分析。确定相应的系数以矫正计量误差,提高电能计量的准确性和可靠性。实验结果表明:与基于深度学习的矫正方法和基于频域分析的矫正方法相比,基于谐波分析的感应式电能计量误差自动矫正方法进行计量误差矫正时电压谐波幅值稳定在0.05%以内,稳定性更好。

基于Rife-Vincent(Ⅰ)窗的电力谐波分析方法

快速傅里叶变换(FFT)的电力谐波分析方法应用最多,但存在频谱泄漏和栅栏现象,影响谐波分析的精确度。为解决这个问题,先分析了常用窗函数和插值算法,后提出了基于5项Rife-Vincent(Ⅰ)窗六谱线插值的谐波分析方法。通过多项式曲线拟合,推导出幅值、相位和频率的修正公式,并用于仿真验证。仿真结果证明了算法的有效性和准确性:在分析简单信号时,与Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗相比,5项Rife-Vincent(Ⅰ)窗的检测精度更高,幅值和相位相对误差分别小于8.94×10^(-6)%和2.60×10^(-4)%,基波频率相对误差低至-1.44×10^(-8)%;在分析包含间谐波的复杂信号时,所提出的算法相比其他算法计算精度更高。

多并联谐波分析及抑制控制策略

针对并联大功率变频器在使用过程中可能存在谐波的问题,从高频环流、调制误差和不均匀控制等方面进行多并联谐波分析。根据并联大功率变频器的谐波特性,提出一种适用于低次谐波的谐波抑制控制策略并通过试验验证该控制策略的可行性。

基于五项Rife-Vincent(Ⅰ)窗的四谱线插值FFT谐波分析方法

目前,在电力谐波分析中快速傅里叶变换(FFT)应用得最为广泛,但是在非同步采样时,应用该变换容易产生频谱泄漏,出现栅栏效应。为减小非同步采样对FFT的影响,对旁瓣峰值电平小且下降速率快的五项Rife-Vincent(Ⅰ)窗进行了分析,并将它应用于FFT算法中,提出了基于五项Rife-Vincent(Ⅰ)窗的四谱线插值FFT谐波检测算法。经过多项式函数的拟合,得到了简单实用的四谱线插值修正公式,使计算过程更为简单。结果表明,与Hanning窗、Nuttall窗和四项Rife-Vincent(Ⅰ)窗插值FFT相比,相同条件下,五项Rife-Vincent(Ⅰ)窗具有更高的准确度,其幅值相对误差EAh≤6.524×10-5%,相位相对误差Eφh≤7.751×10^(-3)%。

基于通用可调(p,q)阶Rife-Vincent自乘-卷积窗的改进四谱线插值高精度谐波分析算法

加窗快速傅里叶变换(WIFFT)是一类重要的谐波参数估计方法。然而,快速傅里叶变换固有的栅栏效应以及非同步采样产生的频谱泄漏对谐波参数的估计精度有较大影响。为此,利用具有最大旁瓣衰减特性的I类Rife-Vincent窗作为父窗,提出一种新型的通用可调(p,q)阶Rife-Vincent自乘-卷积窗(RVSMC p-q),其特点在于通过改变乘积阶数和卷积阶数可以灵活地改变窗函数的主瓣宽度、旁瓣峰值和衰减速度。在此基础上,提出一种基于RVSMC p-q窗的四谱线插值高精度谐波参数估计方法,利用最小二乘拟合原理给出谐波信号的幅值、频率及相位参数的低复杂度多项式估计公式。在复杂谐波、间谐波及基波频率波动的情况下对基于RVSMC p-q窗的四谱线插值谐波参数估计方法的效果进行仿真。研究结果表明:在较低的乘积和卷积阶数条件下,新算法可以获得比经典的基于自乘积窗或自卷积窗的WIFFT算法更为优越的参数估计精度,且算法复杂度较低。

谐波分析在轴齿盘环零件质量控制中的应用

为了分析乘用车手动变速器挂挡困难的原因,对两款售后退返的手动变速器主从动齿轮同步器摩擦锥面进行谐波分析,发现其同步器摩擦锥面高阶次谐波幅值异常,与用户手感吻合。在制造过程中必须控制主从动齿轮零件同步器摩擦锥面谐波幅值。通过多次台架试验总结出手动变速器主从动齿轮零件同步器摩擦锥面各阶次谐波幅值符合范围,加入监控计划用于控制制造过程质量,之后再无类似用户质量问题发生。

基于谐波分析的变压器套管介损因数检测

传统方法常因电网频率波动和存在高次谐波导致基波相位测量精准度较差,为此提出基于谐波分析的变压器套管介损因素检测方法。通过计算电压和电流经过零点的时间差设计介质损耗角正切检测框架,进行傅里叶级数分解检测,降低电子电路中零漂的干扰,利用修正理想采样频率法消除频谱泄漏产生的测量误差,凭借修正采样频率和采样周期实现了自动化检测。通过仿真实验结果表明方法较传统方法相比有着较高的测量精度,且计算简便、利于实际工程应用。

基于Simulink的SPWM逆变电路谐波分析

为有效减少和抑制单相逆变电路所产生的谐波,文中利用正弦波脉宽调制技术(SPWM)对双极性和单极性调制逆变电路进行建模与仿真,并进一步分析重要参数调制度和载波比对谐波成分的影响。仿真结果表明,单极性调制时的谐波性能优于双极性,合理增大调制度和载波比可以减少输出电压的谐波成分,从而提高输出电压的质量。

电力系统谐波分析的多层DFT插值校正法

离散傅里叶变换是对电力系统稳态信号进行频谱分析的最基本数学工具,也是国际电工委员会推荐用于谐波和间谐波测量的变换方法。该方法在分析窗口长度与实际信号周期不符时,各频率成分间会发生频谱干扰,从而产生较大的分析误差。对此,提出一种基于余弦组合窗的多层插值频域校正法,用于电力系统谐波分析。该方法利用旋转调整后各离散谱线的相位特点,通过多层求和计算,使各非关注成分在各关注成分对应谱线上的泄漏影响达到最小,因此,其能够在加窗的基础上,进一步抑制信号间的频谱干扰。仿真算例表明,该方法能够在非整周期采样的条件下实现电力系统谐波信号的高精度测量,也从另一个角度改进了传统的加窗插值算法。

用于谐波/间谐波分析的奇数频点插值修正法

用离散傅里叶变换进行电力系统谐波、间谐波分析时,采样窗口长度的有限性和采样的非同步性是引起分析误差的根本原因;在频域信号中各成分会发生频谱干扰,产生栅栏效应。不同于传统的加窗方法,提出一种抑制频谱干扰的新方法,其特点是在插值的同时抑制旁瓣泄漏。该方法首先根据离散傅里叶变换的相位特性,对变换结果进行相位旋转调整,使信号中各成分旁瓣对应的相邻谱线共线且相位相反;结合调整后旁瓣对应谱线的相位及幅值特点,利用谐波、间谐波频点附近最大及其左右相邻谱线,插值求得对应成分的幅值、频率和相位。对谐波和间谐波信号进行仿真计算,结果表明,该方法不仅能有效地抑制信号间的频谱干扰,并能准确地提取出信号中的微弱成分。

磷化工装置400 V供电系统谐波分析及治理

分析了谐波对低压供电系统的危害,针对磷化工装置400 V供电系统的电能质量现状,对低压配电系统进行电能质量检测,找出了主要的谐波源是各种电机拖动中的电力电子装置。采用设置有源滤波器对谐波进行治理的方案,并给出了一种模块化配置方案,以保证生产运行更加稳定高效。

基于MATLAB仿真的方波信号谐波分析

通过分析连续周期方波信号的傅里叶级数和傅里叶变换的关系,为谐波分析提供理论依据。针对目前谐波分析存在的运算量大、计算时间长、实时性差等技术瓶颈,采用MATLAB仿真,用信号发生器和示波器模拟谐波叠加过程,通过FFT(快速傅里叶变换)对信号频谱进行分析。