基于FPGA硬件实现的谐波检测方法

针对现有系统对谐波检测实时性差和精度低的问题,介绍一种基于傅立叶变换和FPGA硬件实现的谐波检测方法.分析了谐波检测中影响测量精度的关键因素,采用数字锁相环来同步被测信号,以减小由非同步采样所产生的误差.基-4FFT 处理器的硬件设计采用全并行的乘法运算单元结构和并行的存储分配方法,最大限度地提高谐波检测的速度.数字锁相环和基-4 FFT 算法用VHDL语言设计实现,并用MAX plus Ⅱ软件进行仿真,仿真结果表明,所设计的数字锁相环可以很好地跟踪被测信号,在180ms时,误差仅为0.01Hz,很好地消除了非同步采样所引起的测量误差;采用所设计的基-4FFT运算器对给定的谐波数据进行运算,得到的谐波幅值和相位误差小于0.05%,运算时间仅为8μs.     

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CIC抽取滤波器的谐波分析算法

为消除非同步采样引起的频谱泄漏,提高电网信号的谐波分析精度,提出了基于级联积分梳状(CIC)抽取滤波器的谐波分析算法。在前端AD过采样的情况下,该算法采用逆向搜索的方法实现非同步采样数据的整周期截断,用基于CIC抽取滤波器变频的方法实现信号采样频率与信号基波频率同步,通过快速傅立叶变换(FFT)得到信号频谱,计算基波及各次谐波的幅值和相位。仿真实验结果及误差分析表明,相对于常规的分析方法,该算法具有较高的测量精度。该算法对于非稳态周期信号的谐波分析只需单周期采样,简单易实现,是一种有效的测量方法。     

基于瞬时无功功率理论的ip-iq算法中的SPLL改进研究

谐波电流检测是有源电力滤波器的关键环节之一,采用锁相环准确锁定电网电压频率是保证正确检测谐波电流的重要前提。基于瞬时无功功率理论ip-iq谐波电流检测算法,详细研究了应用于谐波检测环节的各种软件锁相环的原理及优缺点,并在此基础上,对基于DSC(Delay Signal Cancellation)模块的三相软件锁相环进行了改进。仿真和实验结果表明基于DSC模块的新型三相软件锁相环SPLL(Software Phase-locked Loop)算法实现简单,运算速度快,能够准确锁定相位信息。     

FFT在数据采集中的应用

论述了用数字信号处理(DSP)芯片TMS320LF2407A自带的模数转换模块(ADC)进行数据采集,并对采样结果进行了FFT变换,介绍了FFT算法的基本原理及其FFT算法的DSP实现.实验结果表明:用DSP控制器使FFT的实现容易,且实时性能很好.     

基于FFT的低频谐波失真度测试仪

本文介绍了应用虚拟仪器和数据采集卡,采用FFT算法实现的低频谐波失真的测量,该方法具有测试频率低、精度高,简便易行等特点。     

基于TMS320F2812的高精度数据采集及FFT实现

为了实现高精度同步数据采集,设计了一种基于TMS320F2812 DSP芯片与AD转换芯片AD7656构成的数据采集系统来进行数据采集,并对采样结果进行了FFT变换。重点介绍了系统硬件电路设计及FFT的实现。实验结果表明,系统能够高精度、高速度地进行A／D数据采集且FFT算法具有较高的效率。     

基于Matlab和Labview的电力系统谐波检测

快速傅里叶变换（FFT）在电力系统谐波检测中被广泛应用。由于电网频率的波动,很难做到严格意义上的同步采样,导致频谱泄漏与栅栏效应现象发生,造成较大的测量误差。本文从传统的FFT检测方法出发,深入研究了加汉宁窗并进行插值运算的高精度算法。仿真时利用Labview所提供的Matlab节点将两款软件进行高效有机结合,以精确检测出各次谐波频率、幅值和相位,为进一步构建基于虚拟仪器的谐波检测系统打下基础。     

数字锁相环在电力系统谐波检测中的应用

分析了非同步采样对谐波测量精度的影响,提出采用数字锁相环来同步被测信号的方法。数字锁相环电路采用VHDL语言和可编程逻辑器件设计实现,并用MAX+plusⅡ软件进行仿真。仿真和测试结果表明,所设计的数字锁相环可以很好地跟踪被测信号,如果模值K设为1,当跟踪至180ms时,频率误差仅为0.01Hz。     

基于准同步采样光伏发电系统谐波分析方法

在非同步采样的情况下,针对现有的检测方法存在计算量大、实时性差、频谱泄露以及栅栏效应等缺陷,提出一种基于同步采样的谐波检测算法,首先将非同步采样序列准同步化,然后利用基于Nuttall窗改进的FFT谐波分析算法进行对准同步化的序列运算,将整个基于准同步谐波分析方法应用于自主研制的光伏发电综合测量装置中。测试结果表明,该方法能够有效地消除光伏发电系统中频率波动等现象带来的影响,抑制频谱泄露效果良好,提高了计算谐波参数的准确度,并且具有较高的抗干扰能力。     

基于FFT频谱校正的全数字QAM解调法

针对QAM相干解调法需严格载波同步的不足,提出一种新的基于FFT频谱校正的全数字QAM解调方案,此方案采用了软件无线电的处理思想,直接在载波频段对QAM信号进行采样,采用FFT频谱校正估计出各码元周期内的载波幅值和初相位来实现信息比特解码。仿真实验证明,此方案方法简单,不仅降低了同步机制要求,而且在FFT长度为8时即可获得接近于传统相干解调法理论下限的误比特率性能。     

交流同步采样在断路器测控装置中的应用

真空断路器遥测装置中最重要的测量参数中最重要的是三相交流电参数,当电网频率波动时,必须采用交流同步采样技术才能保证采样计算精度,同步检测和FFT算法成为其核心技术,文章提出了如何使用硬件同步和软件同步相结合,以提高三相同步交流采样的精度和可靠性。     

LoRa物理层同步及解调性能研究

针对现有的基于FFT的同步算法误差较大的问题,提出了一种优化的LoRa物理层前导码同步方法。首先,根据Chirp信号的时频转换特性,分别采用差分算法和插值算法对前导信号的归一化的小数频偏和小数时延进行估计,在此基础上采用基于FFT同步的联合估计算法对整数频偏和整数时延进行估计;之后,从理论上分析残余的同步误差对LoRa信号解调性能的影响。仿真结果表明,所提出的同步方案可以在相应信噪比极限下满足解调性能要求。     

基于数据重构的宽带相干源MVDR算法

研究了基于数据重构的宽带相干源最小方差无畸变响应（MVDR）算法, 以采样定理为基础, 将同一时刻不同阵元的输出看做是连续线列阵的采样, 将时域的数据重构方法引入空间的阵元域数据, 从而实现宽带相干源的方位估计, 并提出了一种聚焦误差求取方法, 用于分析宽带相干源MVDR算法的性能。计算机仿真了FFT插值法和数据重构法的方位估计结果, 表明对于宽带MVDR算法, 数据重构方法比起FFT插值法具有更好的分辨概率和更低的均方根误差。     

OFDM基带接收机中残余同步误差的消除

OFDM基带接收机在跟踪阶段仍然残存着同步误差.这些误差尽管数量微小,但会使系统性能严重恶化.本文提出了一种消除OFDM接收机中残余同步误差的方案.与现有方案相比,该方案应用了三种新的算法和技术:载波频率与采样定时误差联合估计的导频辅助递推算法,基于延迟的定时误差校正技术以及基于递推最小二乘(RLS)的判决引导信道增益更新算法.仿真结果表明该误差消除方案能显著地改善OFDM接收机在多径传输环境中的误比特率(BER)性能.     

Edge Detection from Non-Uniform Fourier Data Using the Convolutional Gridding Algorithm

Detecting edges in images from a finite sampling of Fourier data is important in a variety of applications. For example, internal edge information can be used to identify tissue boundaries of the brain in a magnetic resonance imaging (MRI) scan, which is an essential part of clinical diagnosis. Likewise, it can also be used to identify targets from synthetic aperture radar data. Edge information is also critical in determining regions of smoothness so that high resolution reconstruction algorithms, i.e. those that do not “smear over” the internal boundaries of an image, can be applied. In some applications, such as MRI, the sampling patterns may be designed to oversample the low frequency while more sparsely sampling the high frequency modes. This type of non-uniform sampling creates additional difficulties in processing the image. In particular, there is no fast reconstruction algorithm, since the FFT is not applicable. However, interpolating such highly non-uniform Fourier data to the uniform coefficients (so that the FFT can be employed) may introduce large errors in the high frequency modes, which is especially problematic for edge detection. Convolutional gridding, also referred to as the non-uniform FFT, is a forward method that uses a convolution process to obtain uniform Fourier data so that the FFT can be directly applied to recover the underlying image. Carefully chosen parameters ensure that the algorithm retains accuracy in the high frequency coefficients. Similarly, the convolutional gridding edge detection algorithm developed in this paper provides an efficient and robust way to calculate edges. We demonstrate our technique in one and two dimensional examples.     

卫星移动通信信号处理同步技术研究

卫星移动通信信号处理同步技术很大程度上决定了通信的质量。针对卫星移动通信系统中突发信号符号长度短、独特码少的特点,对传统的基于最大似然准则线性相位内插相位估计算法和二次插值快速傅立叶变换频偏估计算法进行了研究,进行了线性相位内插算法和二次插值快速傅立叶变换频偏估计算法机理分析;根据噪声平均化原则,提出了一种低导频段数据情况下改进的线性相位内插算法;利用数据段信息和导频段信息整体做频偏估计的方法,提高了导频段个数较少情况下的频偏估计精度;仿真与试验结果表明：改进的线性相位内插算法比传统算法相位同步性能更高,利用整帧数据做频偏估计精度更高,并满足卫星移动通信终端信号处理的要求。     

OFDM航空数据链联合同步新算法

指出航空正交频分复用(OFDM,orthogonal frequency division multiplexing)数据链同步的必要性,在分析前人OFDM同步算法优缺点基础上提出一种新的联合同步算法,该算法设计了新的训练符号结构,通过定时同步判决函数实现定时同步,通过小数和整数频偏估计实现频率同步,并针对具体应用给出本算法与其他主要算法的仿真对比结果,证明此算法定时同步错误概率更低,低信噪比时仍能正确同步,频率同步均方误差更小,性能更优.     

基于FFT和闭环采样控制的科氏质量流量计信号处理系统

针对新型的直管型和微弯管型科氏质量流量计(CMF)基频较高,满量程相位差微小的特点,提出一种以FFT算法为核心,由FPGA硬件逻辑及外围电路实现频率跟踪,通过调整DDS产生可变时钟实现AD采样频率闭环控制的CMF信号处理系统,以满足FFT算法整周期采样的条件,减小由于非整周期截断带来的频谱泄露对计算精度的影响,实现了实...     

基于拉格朗日一次插值的船舶故障录波时间同步

针对外部时钟同步法在船用条件下存在的难以实施、易受干扰、安全性低等问题,提出一种基于插值算法的船舶故障录波时间同步方式。首先,录波主机从合并单元上传的报文中提取出原始采样值和额定延时信息;然后,经时间修正还原真实的采样时刻;最后,利用拉格朗日一次插值运算得到同步时刻的重采样值。Matlab仿真实验表明,幅值误差可以通过适当提高采样频率的方式降低,相位误差对应的等效时延均不超过2 μs;样机实验结果显示,正常条件下有效值误差不超过±0.01%,加入故障信号后,基波和5次谐波的有效值误差分别低于±0.006%和-0.5%,两种情况下的等效时延均不超过-3.5 μs,同步精度达到了IEC61850规定的T4等级。