基于離散傅里葉變換（DFT）的諧波檢測方法中,現(xiàn)有窗函數(shù)在信號含有高次弱幅值諧波分量及電網(wǎng)頻率波動等復(fù)雜情況下測量準(zhǔn)確度較低,為此提出一種最小旁瓣優(yōu)化窗函數(shù)并分析其在電網(wǎng)諧波檢測中的應(yīng)用。首先利用約束條件對余弦窗函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,提出了一種最小旁瓣優(yōu)化窗,并分析該窗函數(shù)的頻譜特性;然后利用該優(yōu)化窗提出基于6項(xiàng)最小旁瓣優(yōu)化窗插值的改進(jìn)DFT諧波檢測算法,運(yùn)用數(shù)學(xué)擬合方法求出諧波參數(shù)計(jì)算公式;最后通過復(fù)雜實(shí)況下的仿真試驗(yàn),驗(yàn)證所述六項(xiàng)最小旁瓣優(yōu)化窗的優(yōu)良性能。研究表明:與已有窗函數(shù)相比六項(xiàng)最小旁瓣優(yōu)化窗具有最小的旁瓣峰值,能更有效抑制頻譜泄漏的相互影響,提高DFT諧波檢測方法的測量精度,滿足在復(fù)雜實(shí)況下電網(wǎng)諧波測量需要。 

【文章來源】：高壓電器. 2020,56(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

最小旁瓣優(yōu)化窗特性

由圖2(a)可知，以六項(xiàng)余弦窗為例，六項(xiàng)MSOW的旁瓣峰值為-153 d B，已有六項(xiàng)余弦窗為-88 d B，證明經(jīng)過優(yōu)化后其旁瓣峰值明顯降低，這個(gè)旁瓣性能的改善提高了MSOW的頻譜泄漏抑制能力。同時(shí)，這兩種窗函數(shù)具有相同的主瓣寬度，因而其頻率分辨率沒有受到參數(shù)優(yōu)化的影響。圖1(b)表明，隨著窗項(xiàng)數(shù)的增加，其旁瓣峰值電平同樣顯著降低，但是其主瓣寬度變大，影響了頻率分辨率。因此窗項(xiàng)數(shù)K不能過大，六項(xiàng)MSOW其頻率分辨率仍滿足要求，因此文中選取六項(xiàng)MSOW作為母窗，用于對電網(wǎng)中高次弱幅值等復(fù)雜情況下的諧波分析。

實(shí)際電網(wǎng)基波頻率總是在一定范圍內(nèi)波動，頻率的波動引起諧波的不穩(wěn)定，導(dǎo)致各次諧波之間相互干擾。特別是對于高次弱幅值諧波，容易受大幅值諧波的影響而造成嚴(yán)重的頻譜泄漏情況。為驗(yàn)證文中提出的改進(jìn)算法在實(shí)際電網(wǎng)情況波動時(shí)也具有較高的測量精度，設(shè)置仿真實(shí)例的頻率波動情況為49.5～50.5 Hz，仿真模型仍沿用式(26)的信號，驗(yàn)證本文所提算法的抗頻率干擾能力。由于篇幅有限，文中僅將Nuttall窗作為對比組。加Nuttall窗的仿真結(jié)果見圖3，加六項(xiàng)MSOW窗仿真結(jié)果見圖4。由圖3可以看出，當(dāng)基波頻率波動時(shí)，采用加Nuttall窗幅值和相位誤差上升了幾個(gè)數(shù)量級。特別是對于高次弱幅值諧波，幅值相對誤差為10-2%數(shù)量級，相位相對誤差為1.2%，此時(shí)相位測量結(jié)果已經(jīng)不能滿足電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)的要求。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：2972735