采用改进的FFT分析方法提高电网谐波参数的检测精度

摘要

随着现代科学技术的不断发展，各种大功率的电力电子负载被广泛应用于各行各业之中，这使得公用电网的谐波污染日益严重，并且导致了电能质量的不断下降。随着国家及人民对电能质量的要求越来越高，这就要求我们必须要准确的对电力系统谐波进行分析。
　　谐波检测做为研究所有谐波问题的出发点，在分析一系列的谐波问题中显得非常重要。从目前现有的几种谐波检测的方法来看，傅立叶变换理论在谐波检测分析中被广泛应用，但是这种方法要求采样时整周期同步采样，否则会对采样结果造成很大的影响。
　　本文针对电网谐波检测分析中存在的问题（栅栏效应和频谱泄露现象），提出了一种新的二阶Hanning自卷积窗函数及其改进的FFT谐波分析方法。通过两个Hanning窗函数进行自卷积计算，并且与其它几种常用的窗函数的幅频响应特性相互对比，可以看出二阶Hanning自卷积窗函数的旁瓣衰减速率高于同长度的经典窗函数，故能够更有效地抑制频谱泄漏。文中，根据加窗插值算法原理，利用双峰谱线插值的方法对基于二阶Hanning自卷积窗的FFT算法进行幅值的修正。
　　本文通过利用MATLAB进行仿真，结合所选的几种常用的算法，对给定的电网谐波信号进行谐波检测分析，得到相应的频谱分析图以及相应参数的值。结果证明基于二阶Hanning自卷积窗的改进FFT算法的检测精度更高。

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第一章 绪论

1.1 谐波检测的研究背景及意义

1.2 谐波检测的研究现状及发展趋势

1.3 本文主要工作内容

1.4 本章小结

第二章 谐波检测的理论基础

2.1 谐波的基本概念

2.2 傅立叶变换理论

2.3 快速傅立叶变换理论

2.4 本章小结

第三章 谐波检测中存在的问题及其改进方法

3.1 信号采样及其频谱分析

3.2 栅栏效应及其解决方法

3.3 频谱泄露问题及其解决方法

3.4 本章小结

第四章 二阶Hanning自卷积窗及其改进的FFT谐波分析方法

4.1 引言

4.2二阶Hanning自卷积窗

4.3基于Hanning自卷积窗的改进的FFT谐波分析方法

4.4仿真实验与分析

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢