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FFT应用于谐波测量中频谱泄漏的分析与处理

1 引言电力电子装置的广泛应用,使得电力系统的谐波污染日益严重,谐波问题已经成为影响电能质量的公害,并逐渐被人们所重视。谐波问题涉及面广,它包括谐波危害、谐波测量、谐波抑制等。谐波测量是谐波问题研究的主要依据。随着计算机技术的发展,基于FFT法是当今应用最多的谐波测量方法之一。但利用FFT进行谐波测量时存在频谱泄漏,使算出的各次谐波精度不高。本文就频谱泄漏产生的原因作了具体分析,并给出三种方法来减少泄漏以提高测量的精度。2 泄漏产生的原因在用FFT进行谐波测量时,涉及以下三个步骤,首先对信号进行采样,变换为离散序列;然后建立数据窗,忽略数据窗前后信号波形;最后,将FFT应用到数据窗得到结果。在进行以上三个步骤时,必须满足以下要求:首先满足采样定理,以免引起混叠,这一点容易做到。其次采样频率必须与信号频率同步。也就是说,当数据窗为L倍(L为整数)信号周期T0,1/TS为采样频率,数据窗内采样次数为N(N为整数),则满足...  (本文共3页) 阅读全文>>

湖南大学
湖南大学

双向互动电能计量模式下的谐波分析及应用研究

双向互动电能计量实现智能用电数据的采集,为分析与应用管理提供科学依据。随着智能电网建设的展开,电力电子装置及其它非线性负荷得到广泛应用,谐波污染的程度急剧上升,甚至超过允许的限度。在研究消除、减少电力系统谐波影响的工作中,谐波分析与谐波电能计量因其重要性受到了极大的关注。快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)因其简单、实用且易于在嵌入式系统中实现而广泛应用于电力谐波参数(频率、相位和幅值)估计,但其频谱泄漏与栅栏效应限制了其准确性。且供电频率并非恒定值,谐波信号存在不确定性,频率波动下的谐波参数估计仍是亟待解决的问题。另外,信号中可能存在的间谐波与背景噪声也构成了对谐波分析的影响。因此,研究准确、稳健且易于嵌入式系统实现的动态谐波分析新方法,对提高非稳态下谐波分析的准确性与实时性具有重要的理论和应用价值。论文首先以构建双向互动的智能用电系统为目标,分析阐述智能电网下双向互动电能计量的关键技术。在I...  (本文共155页) 本文目录 | 阅读全文>>

《淮海工学院学报(自然科学版)》2001年03期
淮海工学院学报(自然科学版)

用FFT实现OFDM的调制解调

0 引言传统的串行系统中 ,主要存在两方面的问题 :(1 )易发生突发性错误 ,主要是由于信道的瑞利分布特性决定。(2 )信号的传输速率受到限制。为了提高数据的传输速率 ,一方面采用高阶调制解调器 ,但调制解调的过程复杂 ,成本较高。另一方面增加信号带宽 ,减小符号间间隔。然而频带加宽也使系统不易实现。如果信道的延时性较强时 ,以上两种方法也不能有效地提高数据的传送速率。因为数据速率必须小于相干带宽 fc:fc=1 /2 Δt,Δt:信号路径的时延差目前的并行系统可解决上述问题 ,这是由于一方面信号的并行传输分散了瑞利衰减带来的突发性错误 ,避免了相邻数据的完全损坏 ,提高系统抗突发错误能力。另一方面由于信号进行串并转换 ,扩大了符号间间隔 ,使系统对时延的敏感程度降低 ,可有效地提高系统的传输速率。正交频率复用方式是实现并行传输非常有效的方式 ,而这种正交特性 ,使得OFDM(orthogonal frequency divi...  (本文共3页) 阅读全文>>

《东方电气评论》2016年04期
东方电气评论

基于FFT的燃气轮机燃烧数据处理装置

随着能源可持续性发展战略的实施和环境保护意识的增强,发展高效清洁的燃气轮机技术引起了全世界的广泛重视。但对于燃气轮机的燃烧技术(预混、扩散),其发展受到了燃烧不稳定性的限制,主要表现为燃烧室会出现自激振荡,直接会对燃气轮机燃烧室的火焰筒和过渡段造成损坏。例如,在燃气轮机升负荷的过程中,高频段的燃烧室压力波动可能会导致过渡段和火焰筒的损坏,这样就需要实时地对燃烧室内的压力波动进行监测,提前甩负荷或者跳机来阻止热部件的损坏。因此,如何有效地对燃烧信号进行测量,并对其实施最优的控制以保证燃气轮机的稳定运行,是燃气轮机的控制核心。如何有效地对不稳定的燃烧信号进行分析,最常用的方法是对燃烧信号进行时-频分析。目前时-频分析的常用方法有傅里叶变换(FFT)、短时傅里叶变换(STFT)、小波变换(WT)等,本装置基于传统的FFT算法实现对燃气轮机燃烧数据的处理。1装置软件1.1 FFT理论傅里叶变换的基本思想是将信号分解成一系列不同频率的连续...  (本文共4页) 阅读全文>>

《电力电容器与无功补偿》2016年06期
电力电容器与无功补偿

基于FPGA的基2-FFT算法在谐波检测系统中的研究

0引言电力系统谐波问题包括谐波检测、谐波分析、谐波源分析、电网谐波潮流计算、谐波抑制等。而谐波检测是解决其他相关谐波问题的基础,因此研究谐波检测具有重要的理论意义和实用价值。谐波检测的各种方法主要是在两大类理论基础上产生的,即频域理论和时域理论[1-4],基于频域理论的谐波检测法是利用模拟滤波原理进行谐波检测[5];基于时域理论的谐波检测法是目前国际上的主要研究重点,较为广泛使用的谐波检测方法有基于瞬时无功功率的谐波检测方法、基于神经网络的谐波检测法、基于小波分析的谐波检测法、基于傅里叶变换的谐波检测法。现场可编程逻辑门阵列FPGA是近年来迅速发展的新型可编程器件[6],FPGA的处理速度比DSP要快,而且FPGA具有丰富的内部资源和互联资源,完全可以从硬件上保障各种高精度算法的实现,保障系统的实现精度。其次,基于FPGA的数字信号处理系统具有良好的系统结构可重配置特性,更加灵活。再次,基于FPGA系统的成本造价比基于DSP的谐...  (本文共5页) 阅读全文>>

《浙江电力》2017年01期
浙江电力

一种低压故障电弧检测的FFT判定方法

0引言随着我国经济的不断发展,生产生活所需各类用电设备不断增多,相应的,电力系统的组成部分越来越多,工作状态也更加复杂多变,这就极大地增大了电力系统故障的发生概率。据2014年《中国消防年鉴》统计,2013年全国共发生火灾388 821起,其中因线路或设备故障等原因造成的电气类火灾就有115 599起,占29.73%,死亡人数745人,占总因火灾死亡人数的35.25%,造成的直接经济损失达193 686.2万元[1]。故障电弧在电气类火灾的成因中占了相当大的比例,因此,开展对故障电弧检测及设备保护的研究能有效降低电弧故障引发火灾的概率,对保证安全生产和百姓生活有着重要的意义。电弧是气体放电中一种强烈的自持放电现象,会在电极间的气体或金属蒸汽中形成持续的电流,并伴随强烈的发光发热现象。国外关于故障电弧诊断及检测的研究起步较早,最早可以追溯至20世纪20年代,并且对故障类型和电弧数学模型的研究都较为全面。R.Spyker[2]等人对...  (本文共5页) 阅读全文>>

《科技视界》2017年15期
科技视界

插值FFT的谐波分析算法在智能电表中的应用研究

0引言随着非线性负荷及装置的广泛使用,谐波污染对电力系统的危害越来越严重,目前市场上的智能电表对谐波分析的精度还有待提高。本文在现有智能电表的基础上,采用了一种插值FFT的谐波分析算法,同时利用∑-△型ADC采样来进行电气参数的采集,并通过合理、优化的DSP计算得到计算精度高的电能数据,采用定点运算进行谐波分析。1系统硬件构成电气信号(电压、电流信号)的模拟量转变为可识别的数字信号,然后再利用DSP运算得出电表最终给出的能量值,模拟信号向数字信号的转换需要ADC来实现。∑-△型ADC采用1位DAC、滤波和附加采样来实现非常精确的转换,参考电压和工作时钟频率影响转换精度。∑-△型ADC具有较高的分辨率是其主要优势。∑-△型ADC除了具有高分辨率、高集成度、低成本以及使用方便等优点外,对输入信号是低通滤波器,对噪声信号是高通滤波器。在信号输入的前端一般都会设计模拟低通滤波器,与此同时,再结合过采样的效果,这样含有的噪声信号主要为高频...  (本文共2页) 阅读全文>>