基于三次样条插值时域采样重构的间谐波检测新算法

首先用加汉宁窗的插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法确定准确的基波频率,并且根据基波频率和时域原始采样序列,利用三次样条插值方法重构一个新的等间隔序列,重构序列是严格整基波周期截断的,而且在每基波周期内包含整数个重构点;然后用 FFT 算法对重构序列进行处理,计算出所有基波和谐波的参数;接着,将基波和谐波成分从重构序列中减掉,则剩余序列中只包含间谐波成分;最后,再次用加汉宁窗的插值 FFT 算法和最大谱峰搜索法对剩余序列进行处理,每确定一个间谐波成分的参数就将该间谐波成分从剩余序列中减掉,如此循环,直至确定每一个间谐波成分的参数.该算法排除了基波和谐波对间谐波的影响,也避免了大幅值间谐波对小幅值间谐波的泄漏影响,因而对基波、谐波和间谐波参数的检测均有很高的精度,仿真和实验证明了该算法的正确性和有效性     

基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法研究

电网中间谐波的存在,会对电能质量以及供电可靠性带来不利影响,故准确检测间谐波对电力系统稳定运行意义重大。根据间谐波特性,在一般FFT算法基础上,提出了基于加窗插值FFT算法的间谐波检测方法。通过分析对比不同窗函数的特点,选取检测精度较高的Hanning窗作为所加分析窗,同时确定所加窗函数的宽度及采样周期,可准确检测出系统中的谐波及间谐波。在MATLAB环境下仿真得到一般FFT算法及加窗插值FFT算法对谐波和间谐波的检测结果,通过对所得频率和幅值估计结果的对比分析可知,加窗插值FFT算法检测精度更高、实用性更强。     

基于插值FFT算法的间谐波分析

间谐波是非整数倍基波频率的谐波信号.间谐波除了具有一般谐波信号的特性外,还会影响谐波补偿装置,因此准确检测间谐波的参数对于电力系统具有十分重要的意义.快速傅立叶变换在非同步采样情况下存在着较大的误差,因而无法直接获取准确的间谐波参数.为了减小非同步采样的影响,提高间谐波分析精度,提出了基于加窗插值FFr算法的间谐波参数估计,分析和推导了基于Rife-Vincent（Ⅲ）窗的间谐波频率、幅值和相位的估计公式.在此基础上,对插值公式作适当修改,可以进一步提高分析精度.仿真结果表明：改进后的算法在非同步采样时,对电网间谐波和谐波参数的估计具有很高的精度,有利于电力系统中谐波参数的准确获得.     

几种谐波检测加窗插值FFT算法的比较

谐波严重威胁电网的安全和经济运行,对谐波的治理,需要准确地检测出谐波的各项参数。快速傅里叶变换(FFT)这种经典的谐波检测方法存在较大误差,随着高性能窗和插值方法的应用,其精度得到了提高。本文在FFT的基础上,引入拉格朗日、埃米尔特、三次样条插值方法,并添加修正系数,通过数据分析的得出三次样条插值可很好地消除栅栏效应。在FFT加三次样条插值的基础上,添加汉宁窗、汉明窗、纳托儿窗、赖夫文森特窗、布莱克曼窗和布莱克曼-哈里斯窗对谐波进行检测,通过数据分析得到布莱克曼-哈里斯窗具有主瓣窄、旁瓣幅值抑制作用好等特点。最后提出基于三次样条加布莱克曼哈里斯窗的FFT谐波检测方法,其具有检测精度高、检测数据稳定等特点。     

基于间谐波泄漏估算的谐波间谐波分离检测法

某次谐波附近存在间谐波时,信号会发生闪变.本文以IEC61000-4-7推荐的测量环境为前提,提出了一种频谱分离法用于检测谐波及引起闪变的主导间谐波.首先研究了同步采样下谐波、间谐波之间的频谱干扰特性;根据间谐波离散频谱泄漏的特点,利用谐波频点左右谱线,通过变量重组,估算其在谐波频点上的泄漏值;用泄漏值修正原始频谱得到...     

双向牛顿插值的电力系统谐波分析方法

在电力系统谐波分析的过程中,由于非同步采样使信号在进行FFT变换的过程中产生频谱泄露和频谱混叠,分析精度大大降低。现有的加窗FFT谐波分析方法虽然能在一定程度上抑制频谱泄露,但存在插值修正公式复杂、不同频率成分检测互相干扰的缺点。提出了一种基于双向牛顿插值同步化采样序列的电力系统谐波检测方法。在非同步采样情况下,利用正向牛顿插值计算得到信号基波的周期,然后根据计算所得周期设置新的插值点,再利用反向牛顿插值得到该处的信号幅值,使得调整后的采样序列近似于同步采样情况下获得的采样序列,从而减小傅里叶分析时的频谱泄漏。仿真结果表明,该方法能够很好的解决频谱泄露的问题,相较于经典窗函数插值谐波分析方法,具有较高的谐波检测精度。     

基于快速傅里叶变换的谐波和间谐波检测修正算法

详细分析了FFT算法的频谱泄露和栅栏现象,研究了非同步采样下谐波和间谐波之间的频谱干扰特性,在此基础上提出了修正算法。该算法通过对FFT算法做简单变换,减少了频谱泄露误差,利用频域插值算法对谐波和间谐波分开进行分析检测,抑制了谐波和间谐波之间的相互干扰。结果表明,与直接运用FFT算法相比,提出的电力系统谐波和间谐波检测方法具有检测精度高和响应速度快的特点。     

基于三次样条插值的低压电器瞬时试验数据分析

详细阐述了三次样条插值在试验数据分析中的应用。推导了k个数据点插值函数系数的求解公式。分析了利用插值函数逼近原函数时的最大误差。最后,利用前述方法对谐波试验数据进行分析,给出了分析结果。与传统方法相比,通电时间和谐波试验通电占空比的计算更加科学、公正和准确。试验结果表明,该方法彻底消除了阈值设定对试验结果的影响。     

基于FrFT和三次样条插值的瞬时频率估计方法

瞬时频率估计作为非平稳信号分析的主要内容,具有重要的研究意义。针对基于微元法和分数阶傅里叶变换的瞬时频率估计方法在实时性、抗噪性等方面的不足,改用黄金法快速搜索最佳分数阶比以增强其实时性,引入三次样条函数对分段信号中间点频率进行插值以提高其抗噪性。仿真结果表明,本文方法时耗约为现有方法的1/3,在不同信噪比下,本文方法的RMSE和MAE都约为现有方法的1/2,是一种有效的瞬时频率估计方法。     

基于二进小波变换和三角样条插值的电机故障信号重构方法

近几年来小波变换在信号处理尤其在电力系统故障信号的分解、消噪、重构以及故障特征提等诸多方面得到了广泛的应用，基于小波变换的各种算法不断出现。文[8]提出了使用二进小波变换提取信号边缘特征，根据信号特征点的值和导数值用三次埃米特多项式进行插值重构。本文分析了文[8]存在的两个问题，并针对这两个问题进行改进，即在二进小波变换和插值重构时使用同一种函数－三角样条小波函数，这样才能体现出信号处理的本质。本文作者提出的三角样条小波正好同时具有作为小波函数和插值函数双重作用，大大提高算法的效果。本文将它应用到电机故障信号的重构过程中，并就信噪比和相对误差与Mallat算法和文[8]算法进行了比较，效果明显。     

插值算法在HVDC谐波分析中的应用

针对HVDC（直流高压）系统直流侧电网里的谐波,提出了基于罗氏线圈的测量方法,并设计了相应的电路。谐波分析通常采用FFT算法,为了加快FFT的运算速度,需要对280个采样点进行插值处理。本文用C语言采用拉格朗日算法实现了插值处理,并对程序进行了可行性的验证,最后对该程序进行了误差分析。     

应用于电力谐波分析的改进插值算法

频谱泄漏是加窗插值傅里叶变换算法测量误差的主要来源,可通过加高阶窗抑制误差,但二次谐波及其他弱谐波的估计精度仍难显著提升,且带来复杂的频谱表达式和频率分辨率的损失。针对上述问题,提出一种改进插值算法。通过加低阶的sine窗函数,将传统离散傅里叶变换(DFT)平移1/2个谱线间隔到Odd-DFT域插值修正。利用相对频偏在所求谐波分量上减去其他分量的长程谱泄漏干扰之和,再进行插值修正,获得更精确的相对频偏。循环迭代若干次,用于抑制频谱泄漏对估计精度的影响。推导了修正公式,给出了算法流程,在不同环境下进行仿真分析,得出合理的迭代次数。研究结果表明,该算法的测量精度较传统加窗方法更高,并且弱谐波的估计精度得到提升,所需的采样时窗更少,提高了测量精度,满足电网测量的需要。     

谐波测量的改进FFT插值算法研究

为满足对谐波分析的计算速度和计算精度均有较高要求的应用场合的需要,文中提出了一种改进的基于谱能量重心法的双峰插值算法。利用各谐波分量附近的两根离散谱线的值,该算法可简单快速地实现对信号频率、幅值和相位的准确插值校正计算。文中给出了该算法的任意阶余弦窗函数的系数和参数校正的计算公式。计算机仿真计算结果表明,这种算法的计算精度不逊于目前常用的多项式拟合插值算法,而在计算速度上则提高了10%以上,且适用于包括间谐波在内的所有谐波分量的校正计算。实验证明了该算法的实用性和有效性     

基于三谱线插值FFT的电力谐波分析算法

快速傅里叶变换在非同步采样和数据非整数周期截断的情况下存在较大的误差,无法得到准确的谐波参数。为此,文章提出一种改进的加窗插值傅里叶变换算法进行电力谐波检测。该算法通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用谐波频点附近的3根离散频谱的幅值确定谐波谱线的准确位置,进而得到谐波的幅值、频率及相位。推导的三谱线插值修正算法能够进一步提高谐波分析的准确性。基于该算法,通过多项式拟合的方式,得出了一些典型窗函数的谐波分析实用修正公式。通过仿真,验证了相比目前常用的双谱线插值修正算法,该算法在加相同窗函数情况下具有更高的计算准确度,从而验证了该算法的有效与实用。     

一种改进FFT多谱线插值谐波分析方法

针对谐波分析中加窗FFT计算存在运算量大的问题,对常用窗函数进行比较,利用莱夫-文森特(RifeVincent,RV)窗优越的频谱特性,提出一种基于4项RV(I)窗多谱线插值FFT改进算法。通过分析加窗信号傅里叶变换的频域表达式,利用窗函数主瓣内相邻谱线间的相位特性,以及谐波频点附近的最大值谱线、次大值谱线和较大值谱线确定频率谱线的准确位置,改进了修正谐波幅值、频率偏差的计算方法,满足谐波分析准确度要求的同时,大幅降低运算量,提高谐波分析的实时性。仿真结果表明,提出的谐波分析方法能有效克服频率波动的影响,提高谐波测量的准确度,且能有效抑制白噪声的影响。     

基于改进余弦窗的加窗插值FFT谐波分析

采用快速傅里叶变换(FFT)进行电力谐波分析时,很难做到整周期截断和同步采样,导致频谱泄漏,无法精确得到电力谐波各参数。对采样信号进行加窗截断,用双谱锋线插值算法修正检测结果,可改善因非同步采样导致的频谱泄漏,提高检测精度。本文提出一种改进的余弦窗,分析其频谱特性,运用多项式拟合推导出简单实用的插值修正公式,减少运算量。仿真结果表明,加改进余弦窗双谱线插值FFT算法检测精度高,有效抑制了频谱泄漏。     

基于三次样条插值的算术傅里叶谐波分析方法

数字化变电站采用固定采样频率10 k Hz采样数据,每周期采样点数为200,不为2的整数次幂;且基波频率的波动会导致非同步采样,直接运用离散傅里叶或快速傅里叶变换分析谐波,会对测量结果产生较大误差,不满足电力系统谐波分析精度的要求。算术傅里叶变换(AFT)算法简单且并行性好,对计算点数无限制,适用于分析离散信号的频谱。但该算法需要不均匀的采样点,目前电力系统所得到的是均匀采样的数据,因此运用AFT时需先对均匀采样的离散信号进行插值,而插值过程将不可避免地引入误差,影响到AFT算法的谐波分析精度。AFT常用的插值算法为零次插值,此方法存在较大误差,严重影响谐波分析精度,不能满足电力系统的要求。对比了四种平面插值算法,通过仿真分析比较了这四种方法对AFT谐波分析精度的影响。最后选用三次样条插值算法来提高AFT的谐波分析精度。仿真结果表明:在非同步采样条件下,用三次样条插值的AFT谐波分析方法精确度高,稳定性好,满足谐波分析精度的要求,为电力系统谐波分析开辟了新思路。     

基于频谱分辨率自适应的双插值DFT谐波分析方法

插值FFT作为一种常用的电力系统谐波分析方法,在抑制谱间干扰、宽带噪声等方面存在一定不足.文章提出了一种基于频谱分辨率自适应的双插值DFT谐波分析方法.该方法基于窗函数、插值方法对算法谱间干扰误差和宽带噪声误差的影响机理,通过频谱分辨率自适应以抑制基波对谐波计算的频谱干扰,并通过倍频逆推求整次谐波,避免插值计算谐波带来...     

基于三次样条插值法的储能锂电池建模与参数辨识

针对锂电池低荷电状态时输出变化大和模型参数辨识困难问题,提出一种基于三次样条插值法的建模与参数辨识方法。首先建立了含SOC动态的三阶3RC-3D等效电路模型,分析了低SOC时应用最小二乘法对不同模型参数进行辨识产生的误差。在此基础上,结合三次样条插值法的拟合特性和合适的边界条件,构造了三次样条插值函数,在SOC≤10%区间进行了模型各参数辨识,并拟合出了模型参数变化曲线。最后,将辨识后的模型参数曲线与混合脉冲功率特性HPPC(Hybrid Pulse Power Characterization)试验的实际测量值进行了对比。从比较结果看,本文所提的辨识方法减小了参数辨识误差,提高了模型精度,验证了在SOC≤10%区间应用三次样条插值法进行锂电池模型参数辨识的有效性。仿真结果表明,基于三次样条插值辨识方法建立的三阶3RC-3D等效电路模型能够高精度地跟踪锂电池输出外特性。