基于小波变换与傅立叶分析的谐波检测方法研究

摘要

随着国民经济的快速发展，电能质量问题已经引起人们的广泛关注，谐波问题作为电能质量的一个重要分支正受到越来越大的重视，而谐波检测是谐波问题研究的主要依据。
　　本文介绍了电力系统谐波的基本概念、谐波危害以及谐波的研究价值；简要论述了谐波问题国内外的研究现状和传统分析方法；探讨了傅立叶变换、小波变换、小波熵等理论在谐波信号分析中的特点和不足。
　　针对目前电力系统谐波分析方法存在的难以同时对稳态谐波和非稳态谐波进行准确检测的问题，本文利用小波变换的时—频局部化分析信号的特性、快速傅立叶变换对稳态谐波的检测能力以及小波熵对于各种扰动信号的敏感性，提出将这三者联合起来用于谐波检测。具体方案为：原始谐波信号首先通过小波多分辨率分析分解为低频和高频两部分，低频部分利用傅立叶变换得到稳态谐波的幅值、相位，高频部分利用小波熵进行分析得到非稳态谐波的时域信息，这样结合了算法各自的优势，对稳态谐波和非稳态谐波都有较好的检测效果。
　　在理论分析的基础上，本文分别对单独将小波变换、傅立叶变换以及小波熵用于谐波信号的检测进行了仿真，仿真结果表明：对于稳态谐波的检测而言傅立叶变换优势明显；小波多分辨率分析方法具有良好的频带划分能力，可以将原始谐波信号按照频率的高低进行划分，但无法方便的给出各次谐波的参数；小波熵则对于信号中的各种非稳态成分有较好的检测效果。同时，对本文提出的联合检测算法的仿真证明了将小波变换和小波熵理论引入电力系统谐波检测当中，不仅可以准确的检测出各次稳态谐波的相关参数，也可以得到非稳态谐波的信息。
　　最后，利用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A及相关硬件实现了本文提出的算法，实验结果验证了理论分析和仿真的正确性，进一步证明了这一联合检测方法适用于检测电力系统当中各种谐波信号，包括稳态谐波和非稳态谐波，是现有谐波检测理论的较好的完善。

目录

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 谐波问题研究的意义

1.3 电力系统谐波检测的研究现状和发展趋势

1.4 本论文的主要工作

第2章 谐波检测方法理论分析

2.1 谐波分析基础

2.2 傅立叶分析

2.3 加窗傅立叶变换

2.4 小波分析

2.5 本章小结

第3章 小波理论和FFT的综合应用

3.1 小波多分辨率分析及Mallat算法在谐波检测中的应用

3.2 小波熵对于扰动信号的检测

3.3 本文提出的联合检测算法

3.4 谐波检测系统的设计

3.5 本章小结

第4章 算法的仿真分析

4.1 Matlab仿真工具

4.2 仿真结果分析

4.3 本章小结

第5章 联合检测算法的硬件实现

5.1 TMS320LF2407A芯片简介

5.2 软件的设计

5.3 实验结果及分析

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢