基于谱序列变换的高精度谐波参数估计算法

发布时间：2024-06-13 22:10

　　基于高精度谐波分析是电力系统谐波污染治理的前提,由于频谱泄漏的影响,经典的谐波分析算法存在参数估计精度不高、计算复杂度较大等问题,为此,在分析信号谱线衰减特征的基础上,提出一种基于谱序列变换的高精度谐波参数分析算法。该算法通过对信号进行FFT运算得到谱序列并对其实施特定的加权变换,加速非真实频率处谱线的衰减速度,从而达到有效抑制频谱泄漏的目的,在此基础上推导谐波幅值和相位的计算公式。研究结果表明,与经典的加窗插值算法和FFT改进算法相比,所提出的算法所得谐波参数估计精度显著提高,且其在基波频率变化及间谐波条件下均表现出优良的估计性能;此外,与经典的加窗插值算法相比,新算法只需对谱序列进行简单处理,具有计算复杂度低的优点。

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【部分图文】：

图1直接FFT频谱图

其中：f0=50Hz;fs=520.5Hz。对信号直接进行FFT处理和基于谱序列变换后得到的频谱特征分别如图1和图2所示(其中，频点为频域中离散谱线序号)。对比图1和图2可见：利用FFT算法对信号直接处理得到的谱序列频谱泄漏严重，而采用本文所提方法对谱序列进行变换后，新的谱序....

图2基于谱序列变换后的频谱图

非同步采样使得谐波真实频率的位置与峰值谱线的位置并不对应，而是位于相邻的2根谱线之间。设真实频率偏离峰值谱线的频率为Δk，若能求得Δk，则可准确计算真实谱线的位置，进而估计相关参数。为此，先在变换后的序列中搜寻幅值最大的2根谱线Y(k1)和Y(k1+1)。由式(16)和式(1....

图3谐波参数估计的流程图

基于谱序列变换的谐波参数估计流程图如图3所示。上面以单频信号为例介绍了谐波参数估计的方法，该方法可以方便地推广到用于由基波和谐波组成的复合信号的参数估计。具体而言，在复合信号参数估计中，先计算出基波频率f1=(k1+Δk)?fs/N，再将第i次谐波的频域搜索范围设置为[i?f1-....

图4不同算法下谐波幅值和相位估计相对误差对比

设置采样频率fs=2300Hz，采样点数N=1024，对信号分别采用本文算法、文献[9]中算法和文献[16]中算法进行参数估计，这3种算法的幅值和相位估计相对误差对比结果如图4所示。从图4(a)可见：对于基波的幅值估计相对误差，本文算法所得结果比文献[9]中算法所得结果高近....

本文编号：3993716