基于查找表和Newton插值算法的正余弦函数的FPGA实现

正余弦函数在任意次谐波电流的无锁相环ip-iq检测法中有着重要应用。提出了一种基于查找表和Newton插值算法相结合的正余弦函数的实现方法，给出了具体计算公式和RTL级方框图；与查表法和CODIC算法相比，该方法所需时钟周期少(只需120个时钟周期)，精度高（可达 1LSB），占用资源少（只需483个LE单元）。在Altera 公司的Cyclone系列FPGA 器件EP1C6Q240C8上完成了硬件验证，最终应用到某谐波检测ASIC设计中。     

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.     

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。     

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1 0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.     

基于FFT的电力谐波分析方法

快速傅里叶变换 (FFT)因原理简单、容易实现而成为电力谐波检测运用最广泛的方法.但 FFT 存在频谱 泄漏和栅栏效应,影响谐波检测的准确度.首先从加窗函数和插值算法两方面对电力谐波进行分析,通过研究余弦窗、优化窗、卷积窗和插值算法的原理进行仿真研究.研究结果表明,加窗函数与插值算法有利于提高电力谐波分析的精度,进一步验证了两种方法的有效性.最后对窗函数与插值函数进行总结,并提出下一步的研究方向.     

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.     

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。     

非稳态下电力谐波分析的改进FFT方法

频率偏差以及间谐波等的存在制约了非稳态下电力谐波分析的准确度,而传统FFT算法容易受到频谱泄漏和栅栏效应的影响.分析了余弦函数窗频谱特性,并提出基于余弦偶次幂窗改进FFT的非稳态谐波分析方法.在改进的FFT方法中运用最小二乘拟合法推导信号基波与各次谐波的频率、幅值和相位计算修正公式.仿真结果表明:提出的方法能有效减小基波频率波动以及间谐波的影响、提高谐波参数的计算准确度,适合于非稳态条件下的谐波分析.嵌入式系统应用验证了算法的正确性.     

最优型数字滤波器的设计与实现

提出了一种利用分布式算法实现最优型FIR滤波器的方法,并且对分布式算法的串行、并行和拆分查找表结构的FPGA实现方法进行了研究,分析各种结构的优缺点,利用最优型的方案实现了128阶的FIR滤波器,该方案减少了资源的占用量,提高了运算效率。采用了VHDL语言编程,在Altera的CycloneIII器件上实现,最后应用网络分析仪测试了其幅频特性,测试结果验证了该算法的有效性和实时性。     

基于正余弦滤波器对的相量算法

对由正交滤波器对构成的相量算法进行了系统地阐述。由于相量算法的滤波特性不仅与输入信号的频率有关,还与时间参数有关,因此提出了相量算法频率特性的概念。在此基础上,通过对不同窗函数及其频率特性的分析,以窗函数系数为参变量,推导了基于正余弦滤波器对的相量算法的通用离散时域算式和最大幅频特性的表达式。以发电机匝间保护为例,针对继电保护对某些典型特征谐波的滤波要求,提出了搜寻最佳窗函数系数的设计方法,使得算法可以有效地滤除特征谐波,同时又能够兼顾对其他非特征谐波的抑制。     

建设故障信息远传系统必要性的分析

调度自动化系统失效是美加大停电的重要原因。故障信息系统,独立于调度自动化系统,可作为调度人员掌握现场第一手资料的另一途径,但不能作为调度自动化的替代品。分析了建设故障信息系统的必要性。     

电动汽车用电机技术研究

当今世界节能和环保备受关注,使得电动汽车技术正在加速发展。电机技术是发展电动汽车的关键技术之一。该文对电动汽车用的感应电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机技术和发展水平进行了分析研究。     

10kV交联电缆接头施工工艺分析及改进措施

研究了引起绝缘击穿、发生危及电缆安全运行的电缆接头故障.分析了10 kV交联电缆接头制作工艺引起绝缘损坏的原因,结果表明:发生电缆接头故障的主要原因是施工中的杂质、水气及气隙进入电缆接头,使得电缆接头绝缘存在缺陷造成发热、局部放电或击穿,施工工艺是影响电缆接头质量的重要因素.提出了对提高电缆接头质量有参考价值的改进措施.     

曳引式防爆电梯检验要求与内容之探讨（续）

文章阐述了曳引式防爆电梯验收和定期检验工作的程序和流程,提出了具有资格的检验人员正确检验曳引式防爆电梯的内容与方法,从而确保曳引式防爆电梯的检验工作高质量并安全地进行。     

基于离散空间矢量调制的直接转矩控制系统的仿真研究

针对异步电动机直接转矩控制（DTC）系统存在转矩和磁链脉动等缺点，提出一种基于离散空间矢量调制（DSVM）的DTC系统。根据转矩、磁链误差和速度的不同，在高低速应用小同的开关表，达到改善异步电动机运行性能的目的。仿真结果表明，利用该方法可明显改善异步电动机的电磁转矩脉动。     

基于FPGA的CSD编码乘法器

在数字滤波、离散傅里叶变换等数字信号处理中,乘法运算是一个最基本的运算,乘法运算的速度决定着数字系统的运算速度。本文通过理论与实验研究相结合的方法介绍CSD编码乘法器的运算法则及其在FPGA中的实现过程。通过与二进制乘法器相比较,证明CSD编码乘法器在减少对FPGA资源的占用和提高运算速度方面具有明显的效果。     

天气因素对配电网可靠性影响的探讨

异常天气对元件可靠性及配电网可靠性的影响很大,采用传统评估方法获得的元件故障率评估结果往往与实际统计结果差异较大。为此,将天气状态划分为正常天气、恶劣天气和灾害天气3种状态,并建立故障率一天气模型,采用序贯蒙特卡罗模拟法来探讨天气因素对元件故障率的影响。采用灵敏度分析法对在3种天气状态下的元件故障率与元件平均故障率的关系进行算例分析,结果表明非正常天气对配电网可靠性的影响十分显著,元件平均故障率将随着非正常天气的增多而显著增大。     

基于离散空间矢量调制的直接转矩控制系统的仿真研究

针对异步电动机直接转矩控制(DTC)系统存在转矩和磁链脉动等缺点,提出一种基于离散空间矢量调制(DSVM)的DTC系统。根据转矩、磁链误差和速度的不同,在高低速应用不同的开关表,达到改善异步电动机运行性能的目的。仿真结果表明,利用该方法可明显改善异步电动机的电磁转矩脉动。     

一种电梯门机调速控制器研制

针对电梯门机用交流电机变频器市场上变频器价格昂贵,设计了一种高效、低成本、功能完备的小型变频器.主要介绍了变频器的功能与结构,利用SPWM专用芯片,采用V/f控制方式,用软件程序实现对SPWM波形的优化和功能控制.试验结果表明系统的性能指标良好,有一定推广应用价值.     

并联混合型有源电力滤波器的PSIM仿真研究

提出了一种利用仿真软件PSIM来研究和开发电力电子新装置的方法,并以韶冶谐波治理系统的设计过程为例, 说明了该方法与目前广泛使用的PSB仿真方法相比,具有更快的收敛速度和更友好的人机界面,使得研究电力电子系统更为简单。