基于插值冪型正弦窗函數(shù)的諧波分析理論與應(yīng)用研究.pdf

1、電網(wǎng)中的大量諧波存在給電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來極大的威脅。諧波分析是電能質(zhì)量研究的熱點(diǎn)之一，電參量測量作為諧波分析的一個(gè)重要分支，是電能質(zhì)量分析的主要依據(jù)。傅里葉分析（Fourier Analysis）是電力諧波測量的應(yīng)用最常用方法之一。由于電網(wǎng)波動，在非同步采樣情況下，基于傅里葉分析的諧波檢測方法存在頻譜泄露和柵欄效應(yīng)等問題，從而給諧波信號的準(zhǔn)確測量帶來困難。加窗插值算法能夠有效減小傅里葉分析方法的缺陷，提高電力諧波參數(shù)的檢測準(zhǔn)確度。插值

2、余弦窗由于函數(shù)結(jié)構(gòu)和修正算法簡單，是目前應(yīng)用最廣的窗類型。本文通過考察插值余弦窗，提出基于插值冪型正弦窗函數(shù)的諧波檢測方法。
　　基于快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform, FFT）的加窗插值方法主要包括窗函數(shù)設(shè)計(jì)和插值算法設(shè)計(jì)兩部分。論文通過回顧多種常用窗函數(shù)，并借鑒余弦窗函數(shù)的構(gòu)建方法，改進(jìn)Nuttall系數(shù)設(shè)計(jì)思路，提出正弦組合窗構(gòu)建方法；通過解讀插值算法基本思想，將余弦三譜線插值算法改進(jìn)應(yīng)用于正弦窗

3、修正；結(jié)合卷積定理設(shè)計(jì)卷積窗，提升窗函數(shù)性能，提高算法檢測的準(zhǔn)確度。論文通過窗函數(shù)特性分析和數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，探討正弦組合窗和余弦組合窗的內(nèi)在關(guān)系，定義了冪型正弦窗函數(shù)，并提出冪1的正弦窗是冪型正弦窗的最基本單元，為窗函數(shù)的構(gòu)建提供了另一種思路。
　　論文結(jié)合MATLAB仿真，綜合分析了基頻波動、采樣頻率變化、窗口長度變化、直流偏置、噪聲、數(shù)字量化和諧波共存等多種影響因素下的測量誤差。結(jié)果表明，這種基于加正弦窗插值算法具有檢測精度高、

4、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。論文還通過仿真不同冪型正弦窗及其卷積窗，分析了它們的時(shí)頻域特性和諧波檢測性能，以滿足諧波分析的不同需求。
　　論文最后圍繞可視化設(shè)計(jì)理念，開發(fā)了一套插值冪型正弦窗設(shè)計(jì)平臺。軟件具有很好的的冪型正弦窗設(shè)計(jì)與插值擬合功能，能夠完成任意正整數(shù)諧波的分析，幫助設(shè)計(jì)者擺脫了重復(fù)式的編程作業(yè)，提高開發(fā)效率。
　　論文研究表明，基于插值冪型正弦窗的諧波檢測方法具有很高的諧波參數(shù)提取能力，算法實(shí)時(shí)性和魯棒性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，并