基于余弦自卷積窗改進FFT電力諧波檢測算法研究.pdf

1、準確檢測諧波參量已成為減少諧波污染、防止諧波危害和維護電網(wǎng)安全運行的前提和關(guān)鍵?？焖俑道锶~變換算法由于其原理簡單且易于在硬件電路中實現(xiàn)，已成為一種典型的諧波檢測方法。非同步采樣時，直接應(yīng)用FFT進行諧波檢測容易產(chǎn)生頻譜泄露和柵欄效應(yīng)，無法準確地檢測出諧波參量。采用性能優(yōu)良的窗函數(shù)，對信號進行時域加窗，可有效抑制頻譜泄露;對離散頻譜進行插值校正，可減少柵欄效應(yīng)引起的誤差。
　　本文針對FFT諧波檢測中存在的以上兩個問題，從已有的經(jīng)典

2、窗出發(fā)，觀察其頻譜特性，為構(gòu)建新型窗函數(shù)及其改進FFT電力諧波分析方法奠定基礎(chǔ)。本文的主要工作有:
　　(1)本文在分析余弦窗函數(shù)的基礎(chǔ)上，選用旁瓣性能優(yōu)越的4項5階Nuttall窗和5項最速旁瓣衰減窗(MSD)作為母窗構(gòu)建4項5階Nuttall窗自卷積窗和5項最速旁瓣衰減自卷積窗。與經(jīng)典的余弦窗函數(shù)相比，余弦自卷積窗函數(shù)的旁瓣性能更為優(yōu)越，進一步抑制了頻譜泄露，且隨著卷積階數(shù)的增加，其快速降低的旁瓣峰值電平和旁瓣衰減速率都使得其

3、抑制頻譜泄露的能力迅速增強。同時利用頻點附近的四根譜線，構(gòu)建基于5項MSD自卷積窗四譜線插值FFT算法;利用相位差算法，構(gòu)建基于4項5階Nuttall窗自卷積窗的相位差FFT算法。
　　(2)介紹了介損角的測量原理，并將基于余弦混合卷積窗三譜線插值FFT算法和基于五項MSD窗改進四譜線插值算法引入到介損角的檢測中，運用多項式擬合的方式推導(dǎo)出幾種混合余弦卷積窗的三譜線插值多項式和常用窗函數(shù)的四譜線插值多項式，同時利用主瓣內(nèi)任意相鄰兩

4、譜線相角相差π（或者-π）的特性，減少四譜線插值參數(shù)檢測過程中的求模運算次數(shù)，一定程度上減少了計算量。仿真結(jié)果表明，本章所提的基于余弦混合卷積窗三譜線插值FFT算法和基于五項MSD自卷積窗改進四譜線插值算法在進行介損角的檢測時，與常規(guī)的加窗插值算法相比，仍具有很高的介損角檢測精度，且與常規(guī)算法相比，一定程度上減少了計算量。
　　(3)在了解FFT_IP核、Verilog語法的基礎(chǔ)上，驅(qū)動FFT_IP核完成基于FPGA的FFT運算，