本文選題：諧波檢測 + 高精度�。� 參考：《中國礦業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：電網(wǎng)中的諧波污染日漸嚴(yán)重,造成了電壓電流波形的畸變,威脅了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。對畸變電壓電流中各次諧波參數(shù)的準(zhǔn)確檢測是精準(zhǔn)化治理的重要前提。本文圍繞著高精度的加窗插值諧波檢測算法展開了研究。首先,通過分析現(xiàn)有幾種諧波檢測算法的優(yōu)缺點,確定快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)算法是諧波檢測中最適用的算法。其次,對FFT算法中的兩個主要問題進(jìn)行了研究。第一個問題是由于截斷采樣信號引起的頻譜泄露,分析了出現(xiàn)頻譜泄露的現(xiàn)象及原因,研究了能有效抑制頻譜泄露的窗函數(shù),分析了窗函數(shù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)并研究了幾種常見的窗函數(shù);第二個問題是由于非同步采樣引起的柵欄效應(yīng),分析了柵欄效應(yīng)的現(xiàn)象,研究了能減少柵欄效應(yīng)誤差的插值算法,并利用MATLAB中的cftool工具箱針對不同的插值算法計算出常用窗函數(shù)的修正公式。再綜合兩個解決方法研究出完整的加窗插值FFT算法。再次,提出基于五項最大旁瓣衰減(Maximum-Sidelobe-Decay,MSD)窗三譜線插值FFT的諧波檢測算法。分析了五項MSD窗的時域和頻域特性,結(jié)合三譜線插值算法形成完整的諧波檢測算法。通過MATLAB平臺編寫算法程序,對比仿真該算法和其他加窗插值算法在多種情況下對諧波的檢測效果,結(jié)果顯示該算法在所有諧波環(huán)境中都具有特別高的檢測精度,同時該算法能夠有效觀察信號的全頻譜信息,方便對信號中的其他成分進(jìn)行進(jìn)一步分析。隨后,提出基于五項MSD窗三譜線插值改進(jìn)Goertzel的諧波檢測算法。研究了Goertzel算法并對其進(jìn)行了改進(jìn),結(jié)合五項MSD窗三譜線插值算法形成完整的諧波檢測算法。研究了該算法實現(xiàn)諧波檢測的全過程,通過只計算三譜線插值算法中所需的三條譜線的譜值來節(jié)省計算時間。通過MATLAB平臺,對比仿真該算法和五項MSD窗三譜線插值FFT算法對諧波的檢測效果,結(jié)果顯示該算法具有同樣高的檢測精度,在無法觀察信號全頻譜信息的情況下提升了計算速度,特別適用于對檢測精度和實時性要求都很高的常規(guī)諧波環(huán)境中。最后,搭建實驗平臺,得到待分析的實驗諧波離散信號。通過本文的兩種算法和其他算法對實驗信號進(jìn)行檢測。結(jié)果顯示,本文提出的兩種算法都有很高的檢測精度,而且在檢測功能和速度上各有特色。
[Abstract]:The harmonic pollution is becoming more and more serious, which results in the distortion of voltage and current waveform and threatens the safe operation of power grid. Accurate detection of harmonic parameters in distorted voltage and current is an important prerequisite for precision treatment. This paper focuses on the high-precision windowed interpolation harmonic detection algorithm. Firstly, by analyzing the advantages and disadvantages of several existing harmonic detection algorithms, it is determined that Fast Fourier transform algorithm is the most suitable algorithm in harmonic detection. Secondly, two main problems in FFT algorithm are studied. The first problem is spectrum leakage caused by truncation of sampling signal. The phenomena and causes of spectrum leakage are analyzed, and the window function which can effectively suppress spectrum leakage is studied. The selection criteria of window function are analyzed and several common window functions are studied. The second problem is the fence effect caused by asynchronous sampling, the phenomenon of fence effect is analyzed, and the interpolation algorithm which can reduce the error of fence effect is studied. By using the cftool toolbox in MATLAB, the modified formula of window function is calculated for different interpolation algorithms. Then two solutions are synthesized to develop a complete windowed interpolation FFT algorithm. Thirdly, a harmonic detection algorithm based on five-term maximum sidelobe attenuation Maximum-Sidelobe-Decay-MSD window three-line interpolation FFT is proposed. The characteristics of five MSD windows in time domain and frequency domain are analyzed, and a complete harmonic detection algorithm is formed by combining the three spectral line interpolation algorithm. The algorithm program is written on the MATLAB platform, and compared with other windowed interpolation algorithms, the results show that the algorithm has a very high detection accuracy in all harmonic environments. At the same time, the algorithm can effectively observe the full spectrum information of the signal and facilitate the further analysis of the other components of the signal. Then, an improved Goertzel harmonic detection algorithm based on five MSD window and three spectral line interpolation is proposed. The Goertzel algorithm is studied and improved, and a complete harmonic detection algorithm is formed by combining the five-item MSD window three-line interpolation algorithm. The whole process of harmonic detection by this algorithm is studied. The calculation time is saved by only calculating the spectral value of three spectral lines needed in the interpolation algorithm of three spectral lines. By using MATLAB platform, the harmonic detection effect of this algorithm and five MSD window three-line interpolation FFT algorithm is compared. The results show that the algorithm has the same high detection accuracy and improves the calculation speed without observing the full spectrum information of the signal. It is especially suitable for conventional harmonic environment with high detection accuracy and real-time requirements. Finally, the experimental platform is built to get the experimental harmonic discrete signal to be analyzed. Two algorithms and other algorithms are used to detect the experimental signals. The results show that the two algorithms proposed in this paper have high detection accuracy and have their own characteristics in detection function and speed.
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM935

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1923634