间谐波的检测与处理方法

发布时间：2017-08-11 12:22

  本文关键词：间谐波的检测与处理方法

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【摘要】：随着电力系统和电网技术的发展,大量的非线性元器件投入电网使用。非线性元器件由于自身的特点在用电的同时向电网反馈一个不规范的电压电流波形。在电网中传播的以基波为载波的不规则波形被称为谐波。电力系统中谐波的定义是广泛的,在具体分析时就产生了间谐波的说法。间谐波的定义为频率是非整数次基波频率的电压或者电流。间谐波的含量随着电网中非线性负载的增加而增加,在某些领域对人们的生活和生产造成了影响。例如间谐波危害了供电系统的安全运行,影响了各种用电设备的使用,产生了白炽灯闪变现象等等。各国学者针对间谐波问题进行了广泛的研究。由间谐波的定义可以看出间谐波在频域上是随机的,这给检测间谐波带来挑战。检测间谐波是治理间谐波的前提,只有准确、实时的检测出间谐波才能实现对间谐波补偿装置的最优配置。间谐波的特点是频率范围不确定,幅值小,在电力系统中基波、谐波、间谐波相互影响。本文首先研究了已有的间谐波相关算法,然后利用非同步采样产生的频谱泄漏现象对间谐波相关参数进行检测。以往学者对频谱泄漏现象的处理方法是采用加权的方式进行消弱,而本算法的创新点是利用频谱泄露的值和基波、谐波、间谐波的特点对间谐波进行检测。通过频谱分析可以得到频谱图,在主瓣、旁瓣整数倍点上进行取值,基波和整数次谐波在此处频率点的数值为零,而间谐波由于频谱泄漏现象在此点会有数值被取出。利用这些数据可以得出间谐波的幅值、频率、相角相关参数,从而达到检测间谐波的目的。为了提高间谐波的分辨率而不增加计算量,本文在快速傅立叶变换(FFT, Fast Fourier Transform)的基础上进行改进。三点法的原理是利用离散频谱图中相邻的三个点做简单的运算,从而得出新的离散频谱图来达到增加衰减速度的目的。本算法和三点法能够很好进行结合,通过结合提高FFT的衰减速度,从而增加多个间谐波的分辨率。在上述工作的基础上,利用科学工具Matlab进行系统仿真,验证了本方法能够消除基波和谐波的干扰。仿真结果表明,其能够在基波、谐波、间谐波的共存系统中有效的检测间谐波的相关参数。
【关键词】：间谐波 频谱泄露 FFT(Fast Fourier Transform) 窗函数
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM935
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 选题的背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 已有算法现状12-14
• 1.2.2 间谐波的国家标准14
• 1.3 本文所做的主要工作14-15
• 1.4 本文的创新点15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 同步采样下的间谐波分析方法16-26
• 2.1 同步采样16-17
• 2.2 传统的离散傅立叶变换(DFT)方法17-19
• 2.3 快速傅立叶(FFT)计算方法19-21
• 2.4 对传统方法的改进21-23
• 2.4.1 窗函数法22
• 2.4.2 补零法22-23
• 2.5 小波变换法23-24
• 2.6 本章小结24-26
• 第三章 非同步采样下的间谐波分析方法26-36
• 3.1 频谱泄露现象的原理26-28
• 3.2 间谐波分析法的窗函数研究28-32
• 3.2.1 加窗原因28
• 3.2.2 矩形窗28-32
• 3.2.3 余弦窗32
• 3.3 窗函数的选择和设计32-34
• 3.3.1 各种窗函数的对比33
• 3.3.2 窗函数的设计步骤33-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第四章 基于频谱泄露的间谐波检测方法36-44
• 4.1 基于频谱泄露的间谐波检测方法的提出36-37
• 4.2 基波、谐波、间谐波之间的频谱干扰37-38
• 4.3 避开基波、谐波影响的方法38-39
• 4.4 间谐波相关参数的测量39-40
• 4.5 对方法的改进40-42
• 4.6 算法流程分析42-43
• 4.7 本章小结43-44
• 第五章 间谐波检测方法仿真44-50
• 5.1 频谱泄露现象的Matlab仿真44-46
• 5.2 基于频谱泄露的间谐波检测方法的Matlab仿真46-49
• 5.3 融入三点法的Matlab仿真49
• 5.4 本章小结49-50
• 第六章 结论与展望50-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-58
• 附录58

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本文编号：656094