基于凱塞窗雙譜線插值fft的諧波分析方法
【專利摘要】基于凱塞(Kaiser)窗函數(shù)雙譜線插值FFT的諧波分析方法適用于對電力網(wǎng)電壓、電流和諧波分析與監(jiān)測。首先使用線性調(diào)頻Z變換從含有諧波的電力信號中高精度提取基波信號參數(shù)(幅值、頻率和相位)。然后對被分忻電力信號加Kaiser窗函數(shù)截斷電力信號，并用FFT計(jì)算出剩余信號的頻譜。再依據(jù)各諧波頻率對Kaiser窗函數(shù)在頻域內(nèi)插值，精確計(jì)算出各電力諧波的參數(shù)。本發(fā)明能有效克服基波頻率波動與白噪聲對諧波分忻的影響，在非整數(shù)周期截斷條件下，對21次諧波信號的頻率計(jì)算相對誤差為1.4×10％，幅值計(jì)算相對誤差≤0.002％，初相位計(jì)算相對誤差≤0.0001％。
【專利說明】基于凱塞窗雙譜線插值FFT的諧波分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)電壓和電流波形畸變的分析和自動監(jiān)測算法，可用于各種電網(wǎng)電壓和電流博畸變的分析儀器和自動監(jiān)測裝置。屬于電力測量和自動化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各種非線性負(fù)荷特別是電力電子設(shè)備在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)諧波污染日益嚴(yán)重。FFT算法因其算法簡單，有較好的實(shí)用性，因此成為當(dāng)前諧波分析的主要算法。
[0003]FFT算法需要在完全同步采樣的條件下，當(dāng)信號的測量時間不等于信號周期的整數(shù)倍，或當(dāng)信號含有非整數(shù)次諧波時，由傳統(tǒng)FFT算法得到的各次諧波的頻率和真實(shí)的諧波頻率之間有較大的誤差。實(shí)際電網(wǎng)頻率總會在額定頻率附近波動，消除頻率同步誤差一般采用兩種方法:一是由硬件實(shí)現(xiàn)同步采樣，在采集系統(tǒng)中加入鎖相同步技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)是信號處理比較簡單，但由于鎖相環(huán)響應(yīng)較慢，不能及時跟蹤信號頻率的快速變化，從而不能實(shí)現(xiàn)真正意義的同步采樣；另一種方法是通過選擇譜能量主要集中在主瓣，旁瓣譜能量小、且幅值衰減塊的窗函數(shù)，以減小譜間干擾，即頻譜的長范圍泄露；通過雙譜線間插值修正，儀減小柵欄效應(yīng)，進(jìn)而提高諧波估計(jì)精度。許多學(xué)者采用加窗插值法都有效地提高了諧波估計(jì)的精度，如專利《納托爾窗函數(shù)連續(xù)頻譜內(nèi)插電力諧波參數(shù)獲取方法》(專利號:201110154995.3)和專利《漢寧窗函數(shù)連續(xù)頻譜內(nèi)插電力諧波參數(shù)獲取方法》(專利號:201110154993.4)。
[0004]由于Kaiser窗可定義一組可調(diào)的窗函數(shù)，其主瓣能量和旁瓣能量的比例近乎最大，且可自由選擇主瓣寬度和旁瓣高度之間的比重，因此，對信號加權(quán)更加靈活，通過改變Kaiser窗的形狀參數(shù)，可以滿足不同的設(shè)計(jì)要求。通過實(shí)驗(yàn)證明基于Kaiser窗的雙譜線插值FFT方法較上述兩個專利更能克服基波頻率波動與白噪聲對諧波分析的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一個基于凱塞(Kaiser)窗雙譜線插值FFT的諧波分析方法，可用于各種電網(wǎng)電壓和電流波形畸變的分析儀器和自動監(jiān)測裝置。
[0006]本發(fā)明的Kaiser窗雙譜線插值FFT的諧波分析方法采用如下步驟:
[0007]步驟1:含諧波分量的信號X (t)以采樣頻率fs均勻采樣得到離散時間信號為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于凱塞窗雙譜線插值FFT的諧波分析方法，其特征是該方法采用如下步驟: 1)步驟1:含諧波分量的信號X(t)以采樣頻率fs均勻采樣得到的離散時間信號為:
【文檔編號】G01R23/16GK103575984SQ201210273781
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】但春林, 封長林 申請人:西安元朔科技有限公司