准同步技术在谐波测量中的应用

准同步技术是在同步采样技术基础上发展起来的技术，其采样周期不要求与信号周期严格同步。文中采用先对周期信号作准同步采样，然后再结合DFT算法对周期电信号进行谐波分析与测量的方法，仿真结果表明，该方法具有较高的准确度。     

莱夫–文森特窗插值FFT谐波分析方法

加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法广泛应用于电力系统谐波分析,可改善因非同步采样和非整数周期截断造成的频谱泄漏,提高谐波参数计算的准确度。该文分析莱夫–文森特(Rife-Vincent)窗的频谱特性,提出基于5项Rife-Vincent(I)窗插值FFT的谐波分析算法,运用多项式拟合求出简单实用的插值修正公式,大大减少了谐波分析时的计算量。仿真结果表明,在非同步采样和非整数周期截断条件下,提出的谐波分析方法适合于弱信号分量的提取和复杂谐波信号的准确分析,对含21次谐波信号分析的频率计算误差仅为1.9× 10-8%,幅值、初相位计算误差分别小于等于0.000 1%和0.029%。     

基于VSS窗的改进相位差电力谐波分析方法

利用快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时,在非同步采样和非整数周期截断条件下存在频谱泄露和栅栏效应,影响谐波的分析精度。采用传统的窗函数对信号进行加权,虽然可以减小频谱泄露和栅栏效应的影响,但其效果受到窗函数旁瓣特性的制约。提出一种基于衍生半正弦窗的改进相位差电力谐波分析方法。该方法引入一种新的窗——衍生半正弦窗,对信号进行加权,然后采用改进相位差算法分析谐波参数——幅值、频率、相位。衍生半正弦窗可以通过调整指数获得满足要求的旁瓣特性,能较好的抑制频谱泄露,在工程应用中具有很大的灵活性。推导了信号基波及各次谐波频率、幅度、初相位的求解公式。仿真实验结果表明,提出的基于衍生半正弦窗的改进相位差算法具有较高的计算精度。     

基于谐波分析和周期跟踪的相位差测量

提出了一种基于谐波分析和周期跟踪测量相位差的方法。该方法利用相关函数和正弦函数的性质,使噪声信号、高次谐波信号与基波信号分离,消除随机干扰和量化误差对测量结果的影响。实时跟踪信号周期变化,修正采样次数,减小同步测量误差。采用相位差为120°的三相电压精确信号进行测试,频率变化1％,绝对误差为0.043°。实际投入运行时,经仪表检验部门检验,测量精度达到了发电机试验检试标准。系统运行证明,该方法是一种实际可行的高精度相位差测量方法。     

基于高精度测频的修正DFT相量及功率测量算法

为了提高频率偏移时电力系统相量及功率测量精度,提出了一种基于改进扩展卡尔曼滤波(IEKF)频率测量的修正离散傅里叶变换(DFT)相量及功率测量算法。分析了频率发生偏移时非同步采样下DFT的测量误差,建立了相角、幅值与频率偏移量和初相角之间的函数关系式。由IEKF得到频率偏移量,然后对DFT计算结果进行修正即可得到输入信号的真实相量和功率。仿真结果表明:该算法相比较于传统自适应DFT算法能有效消除或减弱谐波、噪声以及频率偏移对相量同步测量的影响,提高了相量及功率测量精度。     

基于Nuttall窗双谱线插值FFT的电力谐波分析方法

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谐波分析的主要方法,但电力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。该文讨论Nuttall窗的旁瓣特性和双谱线插值算法,提出基于Nuttall窗双谱线插值FFT的电力谐波分析方法,用曲线拟合函数求出实用的双谱线插值修正公式,大大减少了计算量。仿真结果表明,提出的谐波分析方法在非同步采样和非整数周期截断条件下,21次谐波幅值计算误差小于等于0.000 9%,初相位计算误差小于等于0.04%。     

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。     

一种高精度加窗插值FFT谐波分析方法

非同步采样和非整数周期截断造成的频谱泄漏会影响谐波测量结果的准确性.提出了一种高精度加窗FFT插值谐波分析方法.介绍了一种余弦组合窗函数,讨论了该余弦组合窗的特性,并首次将该窗函数运用在谐波分析中,利用曲线拟合函数求出实用的双谱线插值修正公式.试验分析表明,相比其他加窗插值算法,本文算法在频率、幅值和相位的计算中具有更高的精度,实用价值更高.     

基于五项莱夫-文森特窗的三谱线插值FFT谐波分析

电力谐波分析中应用最广泛的是快速傅里叶变换,但是快速傅里叶在非同步采样和数据非整数周期截断的情况下无法得到准确的结果。为了减小非同步对FFT的影响,选择旁瓣性能良好的五项莱夫-文森特(Rife-Vincent)窗结合插值FFT来对电力谐波信号进行检测。通过多项式拟合的方式,推导出简单实用的三谱线插值修正公式。通过仿真,验证了在非同步采样时,相比于其他常见的加窗插值FFT算法,该算法有更高的计算准确度以及实用价值。     

一种氧化锌避雷器阻性电流的提取方法

氧化锌避雷器作为电力输变电系统的一个核心保护设备,必须进行在线状态监测。文章在研究氧化锌避雷器常用的在线监测方法的基础上,提出了一种基于谐波分析法的新的氧化锌避雷器阻性电流提取方法。该方法采用准同步DFT谐波分析线性修正算法来实现氧化锌避雷器的阻性电流的测量。仿真实验和现场实验表明,该方法可行、有效,有极高的应用价值。     

单相三阶SPWM逆变器设计及输出补偿研究

单相全桥结构是一类中小功率场合广泛采用的逆变器拓扑.分析了基于单相全桥电路的二阶正弦脉宽调制( SPWM)波与三阶SPWM波的生成方式,并通过二重傅里叶展开法分析了采用三阶SPWM逆变器在减小输出电压谐波含量方面的优越性.为减小输出电压中的谐波含量,分析了死区时间对系统输出的影响,并提出了谐波补偿方案.实验结果验证了三...     

基于加窗离散傅里叶算法的谐波分析初始相位敏感性研究

分析了初始相位敏感性产生的根源及影响初始相位敏感性大小的因素,并提出减小初始相位敏感性的方法以提高加窗离散傅里叶变换(DFT)算法的稳定性。理论分析和数值结果表明:初始相位的随机性会引入谐波幅值计算误差,但并不是所有的加窗DFT算法谐波分析都需要考虑相位敏感性;频率偏差一定条件下,初始相位敏感性大小由窗函数的旁瓣峰值电平决定,旁瓣峰值电平越低,初始相位敏感性越小,旁瓣峰值电平-58dB可以作为衡量窗函数是否需要考虑初始相位敏感性的参考值。实际工程中,可以通过增加采样长度的方法减小初始相位敏感性的影响。     

周期信号相位差的高精度数字测量

提出一种两周期信号中同频率分量相位差的高精度微机测量算法,论述了算法原理及窗函数选择准则等关键技术.该算法不需要跟踪周期信号的频率,不需要整周期采样,可测量两周期信号中任意同频率分量间的相位差;算法实现简单,计算量较小,精度高,对各谐波分量之间的相互干扰和噪声具有较强的抑制能力.仿真计算和实际应用验证了算法的可行性和有效性.     

基于混沌理论的电力系统微弱谐波检测方法研究

针对微弱谐波信号时频域分析检测方法在宽谱环境噪声较强场景中无法识别目标信号的缺陷,首先引入混沌系统的随机共振原理,在信号成分完全未知的情况下,利用随机噪声增强微弱目标信号进行频率盲检。进一步引入Duffing混沌系统,利用其对特定频率周期信号幅值的极高敏感性和噪声抵抗力,对检出的各谐波频率分量进行幅值精准检测。在经典随机共振模型的基础上,通过归一化改进了系统参数。结合Duffing混沌系统模型,设计了实时检测控制策略。通过粒子群寻优算法,以系统输入输出信号的互相关系数为适应度函数,寻找最优系统参数。对强随机噪声背景下的多整次谐波与间谐波混叠的谐波信号进行了仿真实验。结果表明,所提方法能在恶劣的噪声环境中,实现各谐波分量的无差频率检测与高精度幅值检测。     

基于附加相位判别的自适应二次谐波励磁涌流制动方案研究

在详细推导单相励磁涌流的傅里叶级数表达式基础上,分析出涌流波形中各次谐波之间满足一定的相位关系,即单相涌流中基波相位与2次谐波相位差为0°或180°,由此提出了一种基于附加相位判别的自适应2次谐波励磁涌流制动方案。该方案充分利用涌流波形中的幅值相位信息,改善了某些涌流不明显情况下传统2次谐波制动原理的不足,同时空投变压器内部故障时也不会误闭锁差动保护。各种情况下的仿真与动模数据的测试结果表明:自适应附加相位制动方案的差动保护比传统2次谐波判据性能优良,且有较好的实际工程应用价值。     

应用于频率宽范围波动电网的自适应采样相位差校正法

指出了定速率采样下,非同步采样造成的频谱泄漏是相位差校正法测量误差的主要来源,尤其在对频率宽范围波动的电网信号进行连续测量时,采用相位差校正法可能造成测量失败。文中提出了一种基于自适应采样的改进方法。根据前次测得的基波频率与前次计算所得的频率变化率来预测电网的实时基波频率,并实时修正采样频率,使之跟踪变化的基波频率。分别在自适应采样与定速率采样下使用相位差校正法对频率动态变化的电网信号进行仿真对比。结果表明,该方法较定速率采样方法对同一变频电网信号的幅值测量精度提高一个数量级,相位测量精度提高3~14倍,采样窗长为IEC标准规定窗长的40%。该方法减小了因基波频率动态变化而产生的频谱泄漏,使相位差校正法在频率宽范围波动的电网中能够满足谐波连续测量的精度与实时性需要。     

线性调频波形产生器相位误差影响分析

线性调频(LFM)波形产生器是现代雷达技术的重要研究内容,而相位误差则是影响线性调频波形产生系统产生信号质量的最关键因素之一.本文在分析线性调频波形产生器相位失真原因的基础上,深入探讨了波形产生器中周期相位误差、一次相位误差、二次相位误差、三次相位误差、四次相位误差、高次相位误差和随机相位误差对输出信号脉压性能的影响,给出计算机仿真结果并验证了理论分析的正确性,进而得到IYM波形产生器系统相位误差的理论设计指标.所得结论对于大时带积超宽带LFM脉压信号产生器的研制具有重要的指导意义.     

采用Van-der混沌振子抑制局部放电信号中周期性窄带干扰

局部放电在线监测的热点与难点之一是如何有效去除现场大量的干扰,从而真实地提取局部放电信号。为此,从非线性理论出发,基于Van-der混沌振子的运动特性,提出用Van-der混沌振子去除局部放电信号中周期性窄带干扰的新思路。该振子的时域波形对于与参考信号频差较小的周期信号具有敏感性,对噪声和与参考信号频差较大的周期信号具有免疫力。然后重新定义一种Floquet指数,利用该振子实现了多种混叠信号中周期性窄带信号幅值的检测。最后通过仿真实验和实测信号分析验证了利用该混沌振子检测周期性窄带干扰信号的可行性和有效性。     

Optimization of Switching Phase of a Single‐Phase PWM dc–ac Inverter

The purpose of this paper is to improve the efficiency of the single‐phase pulse width modulation (PWM) dc–ac inverter based on optimization of the switching phase of the PWM. Improvement of the efficiency means improvement of the quality of the output waveform and the conversion efficiency, and reduction of the switching loss. We propose an evaluation method involving minimization of the evaluation function by using the particle swarm optimization algorithm. We improve efficiency by setting a criterion for each index. As a result, the proposed algorithm can reduce high harmonic components in switching times shorter than the conventional triangle wave comparison method. Also, we confirm that the algorithm can improve the quality of the output waveform and the efficiency of conversion.     

基于载波移相控制的单元串联多电平变频器的分析研究

简单介绍单元串联多电平变频器的拓扑结构和载波移相控制的工作原理,提出了3种不同的方法生成H桥功率模块的PWM开关信号,并分析在各个控制方式下输出电压波形和谐波成分的不同。使用MATLAB软件进行系统仿真,分析在调制比M降低时对输出相电压、线电压和电流的影响,以及谐波含量和谐波总畸变率(THD)的变化。