基于并行数据处理结构的电能质量在线监测

提出了基于现场可编程门阵列器件FPGA与数字信号处理器DSP并行结构的在线电能质量监测与分析。由FPGA同步产生系统控制时序,并充分利用FPGA与DSP各自在数字信号处理领域中的特点,在FP GA内设计了16位浮点FFT运算模块用于谐波分析,应用DSP实现电压波动与闪变等电能质量指标数据的计算,采用FPGA与DSP并行数据处理的方式,达到采样与数据处理的同步进行的目的,从而完成对多路信号的无缝采样与分析。     

A signal Processing system for extraction of harmonics and reactive current of single-phase systems

A signal processing system for extraction of harmonic and reactive current components is introduced and its performance is evaluated. The extraction system is adopted as part of the control system of a single-phase active power filter (APF) to provide the required signals for harmonic filtering and reactive power compensation. Performance of the overall system is evaluated based on digital time-domain simulation studies. The APF control system including the signal processing algorithms are implemented in Matlab/Simulink Fixed-Point Blockset to accommodate bit-length limitation which is a crucial factor in digital implementation. The power system including the APF, load and the supply system are simulated with the PSCAD/EMTDC software to which the Matlab-based control model is interfaced. The simulation results indicate that the signal processing unit can provide the required signals for APF to perform filtering/compensation within the transient period of 2 to 3 cycles.     

一种基于FPGA的电能计量算法研究

随着人们对电网电能质量的关注,电能质量分析仪的应用愈加广泛。文章设计的电能计量系统采用可编程逻辑器件FPGA作为数字处理核心,集成了电网频率跟踪、同步采样、基本电力参数的计量、FFT谐波分析等多项功能,并且采用FIR数字滤波器实现Hilbert变换,实现了非正弦电压波形下的无功功率的精确测量。实验验证表明,以FPGA为核心的电能计量系统具有实时性强、精度高、可靠性强等特点。     

基于LabVIEW的有源电力滤波器分析和监控系统

运用虚拟仪器技术取代传统的谐波监测分析装置。测试有源电力滤波器的调试效果。将电网电压、滤波前后的电流经互感器变换后送给采集卡。然后将采集的数据经USB通信接口送到计算机,经数字滤波处理后,采用FFT进行谐波分析,比较滤波前后的电流畸变率和电压畸变率。验证了有源滤波器对谐波和无功的治理效果。     

基于DSP算法的谐波功率测量仪的研究

介绍了一种谐波功率测量的数字信号处理算法。通过在采样间隔中的迭代运算可计算出电压电流的频谱,进而可实时计算出谐波功率,这种算法比传统的FFT算法实用、效率更高。最后描述了采用DSP及FPGA等集成电路实现上述测量算法的谐波功率测量仪的系统设计原理。     

氧化锌避雷器泄漏电流的全相位FFT分析

通过检测氧化锌避雷器泄漏电流,经过谐波分析提取泄漏电流基波和各次谐波参数,依据电流阻性分量可判断该装置在电网中的运行情况。为解决快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析时数据截断引起数字信号处理性能下降的问题,选用一种考虑包含某样点所有可能数据截断情况的全相位FFT分析方法,再基于此分析方法选用全相位时移相位差校正算法,同时利用窗谱函数推导出校正公式。仿真结果表明,该算法对比基于FFT的比值公式校正算法在无噪和有噪(50 dB)情况下谐波分析精度分别提高了4～5个数量级和1～2个数量级,且对相对小信号谐波分量的频率估计偏差不超过0.6 Hz,相位估计偏差不超过0.5°。该算法具有相位不变性和频谱泄漏抑制能力,实现了检测精度的提高和小信号参数的估计,并在泄漏电流检测系统中得到验证。     

Control of Hybrid Active Power Filter Based on Switching Function Coefficients

A pulse width modulation (PWM)-based control method for a three-level, four-wire neutral point clamped (NPC) inverter employed in a hybrid active power filter (HAPF) is proposed in this paper. The control method is based on switching function coefficients (SFCs) for harmonic compensation. An interior loop is also proposed for control and balancing of the DC-link voltages. In the proposed control system, one carrier signal is employed in the PWM unit in order to simplify its hardware as compared with traditional PWMs. Based on Fourier decomposition technique, mathematical analysis of the proposed control method is also presented. To decrease the NPC inverter rated power, passive power filters (PPFs) are designed to eliminate fifth and seventh order harmonic currents and to compensate source reactive currents. The proposed control system is implemented by a digital signal processing (DSP) in a laboratory prototype. The experimental results confirmed the validity of the proposed control method in compensation of harmonic currents under non-linear conditions     

基于虚拟仪器技术的电力谐波失真分析

利用LabVIEW设计了一款具有信号仿真设计、数据处理、波形显示与存取等功能的谐波分析仪。对电力系统方面存在的谐波失真信号进行仿真分析,数据处理模块实现了频谱测量、谐波分析和功率谱分析的功能。谐波分析采用了FFT算法,对信号不加窗和加窗经过参数测量后分析,加入窗函数可减少频谱泄漏,提高测量精度,从而验证了谐波分析仪设计的合理性和可行性。     

有源电力滤波器延时效应分析与补偿次数设定

有源电力滤波器在数据采集和数字化控制系统中不可避免存在延时.根据该延时效应,进行建模仿真和快速傅里叶分析,验证了由于延时引起的谐波放大,提出了有源滤波器谐波最高补偿次数确定依据,从而提高有源滤波器补偿性能.通过设计APF与电网连接的低通滤波器,实现补偿次数的设定,使APF逆变器仅输出最高补偿次数以下的低次谐波,避免了由...     

基于FPGA的高速FFT处理器在电力谐波检测系统中的设计与实现

在电力谐波检测中,经常需要对谐波信号进行频谱分析,为实现谐波信号频谱数据的实时输出,探讨了基于FPGA的高速FFT处理器的设计与实现。该处理器模块采用按时间抽取基4算法,碟形运算单元采用CORDIC算法代替了复乘运算,减小了系统资源占用,同时采用双端口RAM存储结构进行同址运算,完成了整个单元的流水线操作,提高系统速度;整体基于VHDL语言进行模块化设计,经过信号仿真测试,当系统工作频率为100MHz时,完成1024点输入为16位定点复数的FFT运算仅需要51.3μs,仿真结果表明该处理器能够很好的高速电力谐波检测系统高速实时性要求。     

基于HHT的配电网谐波检测方法研究

HHT分析法对分析时变、衰减、间断等非平稳谐波信号比小波分析法和FFT法更为精确。HHT法在谐波检测时自身存在的许多问题,在经验模态分解过程中用保形分段三次厄米尔特函数解决曲线包络问题,并用相关系数法识别固有模态分量(IMF)中的伪分量。针对谐波信号中含有基波分量而影响分析精度,首先设计了数字滤波器,对原始信号进行滤波处理以消除经验模态分解过程中的模态混叠现象,再利用HHT方法进行分析。将分析结果与实测数据比较,结果表明所用方法精度较高,具有很高的应用价值。     

谐波情况下的电能在线计量系统设计

以TMS320F2812 DSP为核心处理器,结合FIR数字滤波和FFT算法,并应用以太网通信技术设计并实现了电能在线计量系统。测试结果表明,该系统对电压、电流的有效值和有功功率的计量精度达到了0.05级,对谐波含量的分析结果较精确。     

基于快速傅里叶变换算法的智能电表Matlab仿真

介绍了一种基于快速傅里叶变换(FFT)算法的智能电表的Matlab仿真模型,采用FFT算法对电力系统进行谐波分析,精确监测电力系统的功率因数、谐波分量及畸变率等参数。该模型包括电力系统波形发生器、信号调理、单片机等模块,可以对理论数据、电力系统仿真数据以及电网实际采样数据进行谐波分析。着重介绍了FFT数据处理模块,并通过Matlab软件Powergui模块FFT Analysis功能与该仿真模型产生的计算结果进行了比较,验证了该模型的正确性。     

改进窗函数在FIR数字滤波器设计中的应用

电网谐波分析已成为电力系统环境治理的重要课题,为了提高谐波分析的精度,对采样得到的信号进行滤波处理是必不可少的环节。窗函数法是FIR数字滤波器设计中最简单的方法,正确地选择窗函数可以提高所设计的数字滤波器的性能。通过对Gauss窗函数的改进,使设计出的低通滤波器具有更好的优越性,并通过Matlab仿真验证了该方法的有效性。     

High-precision voltage-measuring method using fast sampled data for electric power systems

Control and protection equipment in power systems requires higher sensitivity and operational reliability to meet today's changing power system requirements. The voltage-measuring deviation requirement for advanced voltage and var control equipment is less than 0.1 percent under conditions of harmonic distortion in the voltage waveform and power-system frequency variation. Studies on digital signal processing suitable for electric power systems showed that these requirements are satisfied using fast sampling and very fast 32-bit floating point operations by a Digital Signal Processor (DSP). This paper describes the design philosophy of a high-precision power system voltage-measuring method using fast sampled data. In addition, total voltage-measuring deviation characteristics under a combination of the techniques are described along with digital filter characteristics, frequency-measuring deviation characteristics, frequency variation versus gain-compensation characteristics of a digital filter, and peak value operating principles.     

基于重采样理论和均值滤波的三相电路谐波检测方法

该文提出了基于重采样理论和均值滤波的数字化谐波检测方法，该方法降低了数字低通滤波器的阶数和计算量。文中设计了一个数字谐波检测系统，该系统根据三相三线制电网的有功电流ip和无功电流iq只含3n(n为整数)次谐波这一特征设计数字均值低通滤波器；根据重采样理论在确保ip和iq的直流分量Ip和Iq的频谱不混叠的情况下可对lp和iq分别进行4倍重采样。通过该数字系统可实现电网谐波电流实时精确地提取。仿真试验表明，它既保留了数字滤波器的准确性，又克服了长期以来数字滤波器跟随性和实时性差的问题，具有较高的实用价值。     

Harmonic power flow determination using the fast Fourier transform

Multichannel data acquisition systems and commercially available digital signal processing software packages make the determination of harmonic power flow possible provided the limitations of the analysis techniques are understood. The authors describe how data from a typical acquisition system can be processed using the fast Fourier transform and discuss possible errors (e.g. those due to leakage) and how to avoid them using techniques such as skewing correction and windowing. Guidelines on the practical application of the transform in analyzing measured data are presented. The analysis method has been used successfully to analyze data obtained at a traction (railway supply) substation which had a sixth-harmonic resonance caused by the interaction of a harmonic filter and the only supply system     

结合粗调和细调的电力系统谐波分析算法

为了解决FFT(快速傅里叶变换)在频率波动时存在误差的问题,提出结合粗调和细调两步调整的电力系统谐波分析法.该算法根据采样时间长度决定使用FFT或加汉宁窗插值谐波分析法快速获得信号较为准确的谐波分析结果,作为算法中的粗调部分;并通过Levenberg-Marquardt算法对所得谐波分析结果进行细调.该算法精度高,对采样时间长度要求低,根据采样时间长度选择FFT或加汉宁窗插值和Levenberg-Marquardt算法提高了收敛速度,是电力系统谐波分析的有效算法.对该算法受白噪声影响的仿真分析表明,算法受白噪声影响大,随信噪比增加误差减少,到80dB左右算法精度有保证.     

基于FFT和数字滤波的信号处理软件实现

从快速傅立叶变换(FFT)和数字滤波的原理出发,完成一套基于FFT和数字滤波的信号处理软件的需求分析和详细设计.可分为四个主模块:信号来源模块、滤波处理模块、FFT模块和序列基础运算模块.在给出详细流程图的基础上,选用VC 6.0开发出信号处理软件.经过测试和实例分析表明,软件功能比较实用,可初步用于实际工作中的信号分析与处理.     

公用变压器在线监测终端设计

针对目前公用变压器数量众多、分散,并且缺乏自动化监测手段的特点,设计一种公变在线监测终端,通过GPRS无线模块实现公用变压器运行参数的远程传输,达到实时监控的目的。通过充分挖掘LPC2132的数字信号处理能力,用汇编语言设计高效的FFT算法,以满足谐波分析的实时性要求。本文主要介绍终端的硬件构成、软件设计思想以及电能质...