基于混合卷积窗与改进FFT算法的电力系统谐波分析

发布时间：2017-06-08 21:07

  本文关键词：基于混合卷积窗与改进FFT算法的电力系统谐波分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为改善功率因数或提高电力系统的可靠性而广泛使用非线性设备,导致电网电流或电压的稳态波形产生畸变,而谐波是畸变波形的分量。日趋严重的谐波污染导致电能质量恶化,为此,精确的分析电力谐波成为电力系统研究领域的一个重要方向,对于维护电力系统稳定运行具有重要意义。快速傅里叶变换(FFT)是目前分析谐波最常用的工具,但在实际应用中这种方法难以做到同步采样,因非整数周期截断而导致的频谱泄漏影响了谐波分析的精度,同时该算法还存在栅栏效应,给各次谐波信号的准确观测造成偏差,加窗插值FFT算法可以减少频谱泄漏和栅栏效应的影响,提高谐波的分析精度。论文首先介绍了快速傅里叶变换算法的基本原理,讨论了不同余弦窗的频谱特性,在双谱线插值FFT算法的基础上,选用常规的余弦窗函数推导三谱线、四谱线插值FFT算法。分析窗函数主瓣内相邻谱线的相位特性,推导出三谱线、四谱线插值FFT的改进算法,减少了谐波参数的修正公式的运算量。然后,采用不同旁瓣特性的余弦窗函数进行混合卷积运算,构建旁瓣性能优良的混合卷积窗,大大提高了抑制频谱泄漏的能力,利用最小二乘法进行频谱校正并推导出谐波参数的插值修正公式。最后,采用本文推导的改进多谱线插值FFT算法,和基于混合卷积窗的插值FFT算法,通过Matlab分别对电力系统各次谐波信号、含间谐波与次谐波的谐波信号、基波频率波动对谐波参数的影响等情况进行分析,并与相关文献的分析结果进行对比,验证了本文算法的有效性。
【关键词】：谐波 快速傅里叶变换 频谱泄漏 混合卷积窗 多谱线插值
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM711
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-15
• 第一章 绪论15-18
• 1.1 研究背景和意义15-16
• 1.2 电力电子技术中的谐波分析16
• 1.3 谐波研究的进展16-17
• 1.4 本文的主要研究内容17-18
• 第二章 FFT算法理论及其双插值修正算法18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 傅里叶变换基本理论18-19
• 2.3 频谱泄漏和栅栏效应19-22
• 2.3.1 频谱泄漏19-20
• 2.3.2 栅栏效应20-22
• 2.4 几种常用窗22-25
• 2.5 双谱线插值算法25-30
• 2.6 小结30-31
• 第三章 多谱线插值FFT的改进算法31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 三条频谱线的修正算法31-33
• 3.3 三谱线插值修正的改进算法33-35
• 3.4 四谱线插值修正的改进算法35-38
• 3.5 相位特性与经典谐波的仿真分析38-41
• 3.5.1 相位特性仿真验证38-39
• 3.5.2 多谱线插值算法对经典谐波信号的分析39-41
• 3.6 小结41-42
• 第四章 基于混合卷积窗的FFT算法42-57
• 4.1 引言42
• 4.2 混合卷积窗及其频谱特性42-51
• 4.2.1 混合卷积窗42-44
• 4.2.2 混合卷积窗的频谱特性44-51
• 4.3 混合卷积窗的插值算法51-54
• 4.4 经典谐波信号的仿真验证54-55
• 4.5 小结55-57
• 第五章 仿真分析57-68
• 5.1 引言57
• 5.2 电力谐波信号的仿真分析57-61
• 5.3 含非整数次谐波的仿真分析61-63
• 5.4 基波波动时的仿真分析63-65
• 5.5 白噪声影响下的仿真分析65-66
• 5.6 小结66-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况73

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本文编号：433750