[發明專利]基于Nuttall窗雙峰插值FFT的基波與諧波檢測方法

無效

• 申請號: 200710035653.3
• 申請日: 2007-08-29
• 公開（公告）號: CN101113995A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 滕召勝;卿柏元;溫和;高云鵬;曾博;劉鵬;楊步明;王一;王璟珣;周良璋;吳雙雙;毛群輝;張紅瑛
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01R23/167
• 分類號: G01R23/167
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種用于信號中基波與諧波參數檢測的方法。具體是一種基于Nuttall窗雙峰插值FFT(快速傅立葉變換)的基波與諧波參數檢測方法，屬于信號處理技術領域，也可用于其它信號的諧波分析。

背景技術

以電力信號檢測為例，隨著電力電子技術的發展，非線性設備在電力系統中得到廣泛應用，非線性設備帶來的諧波問題對電力系統安全、穩定、經濟運行構成的威脅日趨嚴重?；ㄅc諧波的精確測量可為電網電能計量、諧波潮流計算、設備入網檢測、電力系統諧波補償與抑制等提供科學依據。

基波與諧波分量檢測方法一般有：(1)基于頻域分析的FFT方法，其特點是電網頻率波動時，檢測精度較低；(2)濾波器檢測諧波方法，其特點是難以獲得理想頻率特性；(3)基于瞬時無功功率理論的方法，其特點是計算量大，處理復雜；(4)基于神經網絡理論和小波變換的方法，其特點是計算量大，難以在嵌入式系統中實現。

基于FFT的基波、諧波分析算法，易于在DSP(數字信號處理器)上實現，是當今應用最廣泛的一種諧波分析方法。在電力系統中，電網電壓、電流畸變導致基波頻率變化，由于非同步采樣造成FFT算法存在頻譜泄露和柵欄效應等問題，使得基波與諧波檢測的精度受到影響。減少FFT算法的頻譜泄露和柵欄效應影響、提高電測量中基波和各諧波檢測精度是電測量信號分析和電能質量管理中的難題。

已有專利文件“測量工廠諧波的方法和測量儀”(200310105446.2)，“計量工廠諧波的方法和計量儀”(200310105446.2)，“電力系統諧波定量計量方法和計量儀”(98110414.2)等。其發明的目的是精確定量地測量電力系統中諧波電壓、電流的動態特性。已有技術的不足之處是：已有技術提供了一些基波與諧波測量的電氣設備設計方法，但由于諧波具有多樣性、隨機性和多態性等特征，基波頻率波動造成的頻譜泄露和柵欄效應依然存在，因此實時、高精度的基波與諧波測量分析難以實現。

發明內容

為克服已有技術的不足，本發明的目的在于提供基于Nuttall窗的雙峰插值FFT方法，該方法能快速、準確檢測信號中基波和各諧波分量。

設包含多項整數次諧波的時域被測信號為

其中，M為所含諧波的項數；r_m代表諧波的次數；當m＝0時，r₀＝1，f₀、A₀和₀分別為基波的頻率、幅值和初相角；當m≠0時，r_m、A_m和_m分別為第m項諧波的次數、幅值和初相角。信號x(t)經過采樣率為f_s的數據采集系統后，得到離散序列

根據傅立葉變換的定義，信號x(n)的連續傅立葉變換為

$X\left(f\right)=\underset{n=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)e^{-j2\mathrm{\πfn}}$