本文關鍵詞：基于加六項窗遞推DFT算法的高精度測頻方法研究

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【摘要】：頻率是電氣測量的重要參數(shù),它在評定電能質量、判斷電力設備是否正常運行以及綜合衡量電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面都有著重要作用,故對電力系統(tǒng)頻率的測量及調整是電力系統(tǒng)監(jiān)測與控制領域的一項必要任務。隨著現(xiàn)代化大型復雜電網結構的逐漸形成,電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大,調度自動化的水平越來越高,這對頻率測量技術和方法精度等方面的要求也越來越高。本文在分析歸納已有各類型測頻方法的基礎上,對基于DFT算法的高精度測頻方法進行了深入的探索和研究。首先介紹了傳統(tǒng)DFT算法測頻的原理及本身固有的局限性,從而對解決局限性問題的方法進行了探討。主要以加窗法為基礎,研究了可減小誤差、實現(xiàn)高精度測頻的算法,主要包括加窗插值FFT算法、加窗遞推DFT的相位差法和插值法。加窗插值FFT算法是針對傳統(tǒng)DFT算法所固有的頻譜泄漏、柵欄效應等弊病的非常有效的解決方法。在介紹各類窗函數(shù)的基本特點與頻譜特性的基礎上,根據(jù)窗函數(shù)的選取原則,著重分析了基于最小旁瓣衰減速度的優(yōu)化六項余弦組合窗函數(shù)優(yōu)異的旁瓣特性。進而分別推導了用加四、五、六項余弦窗插值FFT算法分別測頻時的修正公式,并通過實例比較了加四、五、六項余弦窗插值FFT算法測頻方法的效果,突出了加六項余弦窗測頻的優(yōu)點。為解決DFT算法運算量大的問題,提高頻率測量跟蹤的速度,本文采用遞推的方法來實現(xiàn)對電力系統(tǒng)頻率的快速測量。在介紹了遞推DFT算法基本原理的基礎上,對加窗遞推DFT相位差法和加窗遞推DFT插值算法分別進行了理論研究,進一步探究了用加四項Nuttall(I)窗和六項余弦組合窗的加窗遞推DFT相位差法、加六項余弦組合窗的加窗遞推DFT插值法分別進行電力系統(tǒng)頻率高精度測量的可行性及高效性,結果表明用加六項余弦組合窗的遞推DFT插值法測頻更具有優(yōu)越性。
【關鍵詞】：高精度測頻方法 加窗插值FFT算法 運算量 遞推DFT算法 六項余弦組合窗
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM935.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 課題研究的背景和意義10-13
• 1.1.1 頻率和頻率偏移的基本概念10-11
• 1.1.2 課題研究的背景11-13
• 1.1.3 課題研究的意義13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 各類測頻方法簡介15-18
• 1.3.1 DFT類算法及其改進算法15-17
• 1.3.2 小波變換法17
• 1.3.3 周期法17
• 1.3.4 信號去調制法17-18
• 1.3.5 隨機模型法18
• 1.3.6 現(xiàn)代譜分析法18
• 1.4 本文主要研究工作18-20
• 2 傅里葉測頻算法的研究20-39
• 2.1 離散傅里葉變換理論20-25
• 2.1.1 離散傅里葉變換20-21
• 2.1.2 快速傅里葉變換21-25
• 2.2 傅里葉算法測頻的原理25-26
• 2.3 傅里葉算法存在的問題及改進方法26-31
• 2.3.1 頻譜混疊26-27
• 2.3.2 柵欄效應27-28
• 2.3.3 頻譜泄漏28-31
• 2.4 加窗DFT插值算法理論與應用31-38
• 2.4.1 減小頻譜泄漏的加窗方法31-33
• 2.4.2 加窗DFT插值算法33-38
• 2.5 本章小結38-39
• 3 加窗插值FFT算法的進一步研究39-55
• 3.1 各類窗函數(shù)及其特性分析39-46
• 3.1.1 矩形窗函數(shù)39-40
• 3.1.2 三角窗函數(shù)40
• 3.1.3 余弦窗函數(shù)40-44
• 3.1.4 窗函數(shù)的頻譜特性分析44-46
• 3.2 加不同余弦窗的插值FFT算法研究46-52
• 3.2.1 加四項余弦窗插值FFT測頻算法47-49
• 3.2.2 加五項余弦窗插值FFT測頻算法49-50
• 3.2.3 加六項余弦窗插值FFT測頻算法50-52
• 3.3 算法的仿真計算分析52-53
• 3.4 本章小結53-55
• 4 基于加窗遞推DFT算法的測頻方法55-64
• 4.1 加窗遞推DFT相位差法測頻55-61
• 4.1.1 遞推DFT算法55-56
• 4.1.2 加窗遞推DFT相位差法的理論研究56-59
• 4.1.3 加Nuttall(I)窗、六項余弦窗的仿真計算及分析59-61
• 4.2 基于六項余弦窗的加窗遞推DFT插值法的研究61-63
• 4.2.1 加窗遞推DFT插值法分析61-62
• 4.2.2 算法的仿真計算分析62
• 4.2.3 調整采樣頻率的改進算法及其計算結果分析62-63
• 4.3 本章小結63-64
• 5 結論與展望64-67
• 5.1 結論64-65
• 5.2 展望65-67
• 參考文獻67-70
• 致謝70-71
• 個人簡歷71

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本文編號：570827