基于Hanning自相乘窗的电力谐波FFT分析方法

目前谐波分析准确度的关键在于窗函数具有优秀的旁瓣特性。提出了Hanning窗进行时域自相乘运算,得到一种新的Hanning自相乘窗,具有旁瓣特性随着相乘次数的增加不断提高的优点。同时提出基于五项余弦组合窗的四谱线插值FFT的电力谐波分析方法,利用曲线拟合函数得到四谱线插值修正公式。对该窗函数与Hanning窗,Nuttall4项5阶窗的四谱线插值进行仿真对比,验证提出的窗函数对幅值、相位、频率具有更高的分析精度。对南京化工园热电二次电流进行谐波分析进一步验证了所提出的窗函数的有效性。

Hanning自卷积窗及其在谐波分析中的应用

加窗插值FFT算法可以有效降低频谱泄漏和栅栏效应对谐波分析精度的影响。本文提出一种由Hanning窗进行自卷积运算得到的Hanning自卷积窗,分析了卷积阶数对主瓣宽度、旁瓣电平和旁瓣衰减速率的影响,计算了1～4阶Hanning自卷积窗的主瓣、旁瓣性能参数,给出了基于Hanning自卷积窗的双峰插值FFT谐波分析算法。仿真结果表明,Hanning自卷积窗具有优良的频谱抑制性能,基于Hanning自卷积窗的双峰插值FFT算法能有效消除各次谐波间的相互干扰,适合于电力谐波的高精度检测,与已有加窗插值FFT谐波分析算法相比,精度有明显提高,且便于嵌入式系统实现。

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。

用加Hanning窗插值高阶正弦拟合法测介损角

电力系统频率偏离50Hz时常规的傅立叶变换用于频谱分析时易产生频谱泄漏和栅栏效应,使介损角计算产生误差。高阶正弦拟合法以信号的基波频率、谐波幅值和相角作为变量对信号进行拟合,该法能有效减轻谐波存在和频率波动的影响,精确测量电气设备的介损角。高阶正弦拟合法的关键是最小二乘的计算,通常使用傅立叶变换结果作为最小二乘法的初始值,当频率偏离50Hz较多时,傅立叶变换结果与谐波分析的真实值相差较大,将其作为初值的最小二乘计算量大,影响了高阶正弦拟合法的实时性。加Hanning窗插值谐波分析法通过加窗和插值能有效减轻频率偏离50Hz时的频谱泄漏和栅栏效应,且有快速算法较之傅立叶变换增加的计算量很少。为提高高阶正弦拟合法计算介损角时的实时性,将加Hanning窗插值谐波分析法的结果作为高阶正弦拟合法的初始值,所得初始值与精确值的差值减少,最小二乘法的迭代次数从2次减到1次,容性设备仿真信号的计算时间从约0.82ms减到约0.45ms,结果表明所提出的方法能有效减少介损角的计算时间,提高介损角测量的实时性。

基于Hanning卷积窗的DFT介质损耗角测量算法

在高压电气设备介质损耗角在线监测中,DFT算法用于介质损耗角(介损角)测量时,系统频率的波动所造成的非同步采样将会产生泄露效应,从而会影响介损角测量精度。文章详细地分析了DFT算法非同步采样造成的泄露效应,提出了一种基于Hanning卷积窗的DFT介质损耗角测量算法。该算法采用Hanning卷积窗对电流和电压信号进行加权,利用频谱相位差校正法进行频谱校正以获得基波相位,根据电流与电压的基波相位差计算出介损角。通过仿真给出了该算法在电压频率波动和白噪声变化时计算所得介损角的变化情况,通过分析验证了该算法的有效性。

基于加Hanning窗递推DFT算法的测频方法

常用递推离散傅里叶变换(DFT)方式动态计算频谱,根据相位计算结果实时计算电网变化的频率,动态调整测量控制装置的采样频率实现同步采样。但由于截断信号会产生频谱泄漏,使得相位和频率计算结果有一定误差,采用该方法跟踪频率,实时计算电网变化的频率速度较慢。为提高频率跟踪计算速度,对加Hanning窗递推DFT算法计算频率进行了研究,利用2次加Hanning窗递推DFT求出工频基波相位经过1个工频周期后的相位变化量,再利用该变化量求出对应频率的变化量。采用加窗递推DFT有效减小了频谱泄漏的影响,提高了相位差的计算精度和速度,从而可以提高频率的计算精度和速度。该方法简单,易于实现,计算量较小,频率跟踪速度快。

基于Hanning窗插值FFT的频率计权频谱分析方法

频率计权的频谱分析是噪声测量仪器的重要测量指标。本文使用FFT方法实现频率计权,针对信号截断引起的频谱泄露和栅栏效应,采用几种典型窗函数对宽带声音信号的A、C频率计权频谱进行了分析比较,得出不同窗函数下的频谱特性,由此提出一种基于Hanning窗插值FFT的A、C频率计权频谱分析方法。以MSP430系列CPU芯片为数据处理核心的数字声级计平台上得到验证实现,仿真结果表明该方法可有效降低频谱泄露和栅栏效应对频谱分析结果的影响,与已有频率计权实现方法相比精度有明显提高。

基于四阶Hanning自乘窗FFT三峰插值的电能计量新算法

为了进一步提高加窗插值算法的计算准确度,文章提出一种新型五项余弦组合窗函数—四阶Hanning自乘窗函数,并基于该窗函数拟合推导出了加窗FFT三峰谱线插值的通用幅值、相位和频率修正公式;利用这些通用插值修正公式,提取出被测电压、电流信号基波和谐波的幅值、相位和频率参量,进而精确计算出基波电能和谐波电能。仿真结果表明,由于该窗函数具有较好的主瓣和旁瓣性能,可有效地抑制频谱泄露和栅栏效应的影响,故基于它构建的电能计量新算法具有较高的计算准确度。

Hanning窗在电力系统谐波分析中的应用

采用FFT算法对电网信号进行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和栅栏效应将影响到谐波分析的结果。本文应用矩形窗和Hanning窗的加窗插值FFT算法分析非同步采样的电力系统谐波,经过MATLAB仿真证明:采用基于Hanning窗的加窗插值FFT算法能够大幅度降低由非同步采样造成的误差,最后给出了实现该算法的C语言程序。

基于改进Hanning窗函数电力系统间谐波检测高精度简明算法

电力信号谐波、间谐波检测时,由于频谱泄露和栅栏效应,需要进行加窗函数和插值计算。针对简单窗函数抑制频谱泄露能力差、复杂窗函数的插值公式无法导出等问题,提出改进Hanning窗函数插值算法。首先,分析加窗插值算法基本原理及问题。其次,根据Hanning窗函数的数学特性,构造新的窗函数,利用该窗函数构造插值算法。根据数学关系,得出改进Hanning窗函数插值计算公式。通过归纳总结,得出通用改进Hanning窗函数插值方案。最后通过算例分析,验证了本算法的可行性及优越性。

基于相关Hanning窗插值的间谐波分析算法

为了在非同步采样的情况下提高谐波、间谐波分析的精度,提出了一种基于相关Hanning窗插值的间谐波分析算法。文中分析了相关Hanning窗零相位特性和幅频特性;推导了基于相关Hanning窗的谐波、间谐波的频率、幅值和相位的估计公式。仿真实验表明,所提出的算法对于电网谐波的参数估计有很高的精度。较著名的Rife-Vincent(Ⅲ)和Blackman-Harris四项窗相比,其谐波参数测量精度有全面的提高。所提出的算法尤其适用于测量弱小的二次谐波参数和弱小的间谐波参数。

Hanning窗在插值FFT算法中应用的研究

用FFT进行谐波分析时,频谱的泄漏和栅栏效应使得结果(在信号非同步采样时)几乎没有意义。施加旁瓣小的窗可以减小泄漏。在泄漏的影响可以忽略的前提下,可以通过插值克服栅栏效应。本文推导了Hanning窗频谱的精确表达式,指出周期性Hanning窗(在主瓣下)具有严格的线性相位;在此基础上,得到近似表达式,指出即使在截断长度不太大时(比如N=16),近似表达式也非常逼真;并在关心的频率范围内,对近似表达式进行Taylor级数展开,得到近似多项式表达式,大大减小了运算量,同时避免了的情况;最后给出了频率、幅值、相位的插值公式。仿真结果显示,这一算法基本消除了非同步采样导致的方法误差。

基于Hanning自卷积窗和三谱线插值的谐波无功功率测量方法

本文提出一种基于Hanning自卷积窗和三谱线插值的谐波无功功率测量方法。根据Budeanu关于无功功率的定义,直接计算无功。计算所需要的谐波频率、幅值和相位则通过采用基于Hanning自卷积窗和三谱线插值的算法得到。Hanning自卷积窗可以有效抑制信号的频谱泄漏。三谱线插值利用幅值最大的谱线及其相邻2根谱线能够确定谱线的准确位置,进而得到谐波的频率、幅值和相角。相对于采用重构的方法,直接计算无功功率的方法要简单。在Matlab平台上的仿真表明,基波频率波动的情况下,本文所提方法得出的结果比基于双谱线插值算法得出的结果具有更高的准确度。

基于三阶Hanning卷积窗的谐波检测方法研究

为减少谐波分析结果的误差,提出一种基于三阶Hanning卷积窗的谐波分析方法。在用公式详细探讨加窗插值算法原理的基础上,利用Matlab仿真试验验证算法的分析精度。MATLAB仿真结果表明,三阶Hanning卷积窗具有优良的频谱抑制性能,可进行电力谐波的高精度检测。

基于窗分段延迟相乘的二次功率谱算法

扩频通信方式在现代战争和民用领域有着重要地位,而直扩通信方式因其隐蔽性在扩频通信方式中至关重要。在对直扩信号的研究中要估计其扩频码的码周期。针对常见的二次谱法估计码周期没有单独讨论长码非周期直扩信号的不足以及估计的谱线不明显,统计不到甚至出现负值导致估计结果不准确的问题,提出在做二次谱法之前,对长码非周期直扩信号做加窗分段和延时一个码片宽度相乘的处理步骤,使得自相关峰的幅度相较于噪声环境变得更加明显,并对二次谱做谱线间距频率统计处理。这种改进优化算法提升长码非周期直扩信号码周期的估计精度和信噪比容限,可以在-4dB环境下精确估计。

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。

加窗插值FFT的电网谐波分析算法研究

快速傅立叶变换(FFT)在测量电力系统谐波时存在的频谱泄漏问题会产生较大误差,从而影响分析结果。加窗插值算法可以有效减小泄漏,改善谐波幅值、相位测量准确度。选择电力系统中较为常用的Hanning窗和Blackman-Harris窗插值法,通过仿真对算法的精度和复杂性进行比较分析,对算法进行了进一步修正,使得谐波分析结果与实际情况更为接近。

基于混合卷积窗三谱线插值的谐波分析方法

快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)在谐波检测分析中被广泛应用,但因非同步采样和非周期截断信号,会产生频谱泄漏和栅栏效应问题,导致谐波测量出现误差。为提高谐波测量的准确度,提出用Hanning窗和Kaiser窗运用卷积运算构成一种新的混合卷积窗函数的三谱线插值FFT的谐波检测方法。仿真结果表明,所提算法与单个窗函数和其他混合卷积窗相比,具有更高的精确度,且旁瓣衰减速度更快,验证了该算法的有效性。

Hanning自卷积窗函数及其谐波分析应用

提出一种新型窗函数——Hanning自卷积窗函数,构建了Hanning自卷积窗的时域、频域函数,分析了1~4阶Hanning自卷积窗函数的主瓣、旁瓣性能,建立了基于Hanning自卷积窗函数的频谱相位差校正算法,推导了信号基波与各次谐波频率、幅值和初相角计算式.Hanning自卷积窗具有优良的旁瓣性能,频谱函数简单,能有效抑制频谱泄漏的影响,频谱相位差校正算法不必求解高次方程,便于嵌入式系统实现.仿真结果表明：Hanning自卷积窗函数抑制频谱泄漏效果好,基于Hanning自卷积窗函数的频谱相位差校正算法克服了基波频率波动与白噪声对谐波分析的影响,谐波参数分析准确度优于经典窗函数.电力谐波分析与谐波电能计量应用实践证明了Hanning自卷积窗函数的有效性和优越性.

基于加窗插值的电力系统谐波分析方法影响因素研究

为了给基于加窗插值电力系统谐波分析方法应用时相关参数的取值提供参考,仿真产生含有谐波的电压信号,研究了信号频率、采样频率、采样持续时间长度、信噪比和量化位数对谐波分析准确性的影响。结果表明,信号频率、谐波幅值和相位误差随信号频率偏离系数的增加而近似正比增大;采样频率对谐波相位误差影响较大,建议采样频率选择为最高次谐波频率的20倍;随采样持续时间长度、量化位数增加信号频率、谐波幅值和相位误差迅速下降然后逐步趋于稳定值,采样持续时间长度和量化位数建议选择分别不小于0.1 s和10;随信噪比增加信号频率和谐波幅值误差近似指数规律下降。