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电力系统谐波分析方法研究

作　者: 文晶
导　师: 王继东
学　校: 天津大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 谐波快速傅里叶变换加窗插值复调制细化分析
分类号: TM711
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 282次
引　用: 1次
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内容摘要

随着电力电子技术的发展,各种变频设备广泛应用于电力系统中。由于大量电力电子设备以及非线性负载的接入,电力系统中混有越来越多的谐波和间谐波。谐波会导致电能质量的下降,这就使得用电设备以及电网会受到一定程度的影响。随着供电部门和用户对电能质量的关注和要求越来越高,准确的谐波分析已经成为电能质量研究的一个重要方面。对于谐波分析方法的选择,本文选用了应用广泛的傅里叶变换法。在此基础上进行了一系列的改进,例如,加窗插值FFT法、基于复解析带通滤波器的复调制细化法。其中加窗插值FFT法是一种应用很广泛的谐波分析方法。针对基波频率变动的问题,修改采样频率,进行谐波分析,基于复解析带通滤波器的复调制细化法是针对频率间隔很小的情况,并且这两种方法都是以加窗插值FFT法为基础。通过利用MATLAB进行仿真,结合所选算法,对给定的谐波电流信号进行谐波分析,得到相应的频谱分析图以及各成份参数的详细计算结果。从仿真结果可以得出,Hanning窗的效果要好于Hamming窗,双插值算法的计算精度要高于单插值算法。通过修正采样频率,提高了谐波分析的精度。基于复解析带通滤波器的复调制细化法可以较好的分辨出频率间隔很小的谐波成份,这是其他方法所不能达到的。本文将复调制细化法应用到电力系统的谐波分析中,并且收到了较好的效果。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 研究背景  7-9
  1.2 电力系统谐波分析方法研究现状  9-11
  1.3 本文的主要研究工作  11-13
第二章离散傅里叶变换的基本理论  13-18
  2.1 引言  13
  2.2 信号的表示形式  13-15
    2.2.1 周期信号分解为傅里叶级数  13-14
    2.2.2 傅里叶级数的指数形式  14-15
  2.3 离散傅里叶变换（DFT）简介  15-16
  2.4 采样定理  16-17
  2.5 小结  17-18
第三章基于FFT 的谐波分析方法  18-43
  3.1 引言  18
  3.2 窗函数的种类和特性  18-22
    3.2.1 窗函数的种类  18-19
    3.2.2 窗函数的特性  19-22
  3.3 泄漏现象  22-25
    3.3.1 FFT 的泄漏现象  22-23
    3.3.2 加窗所产生的泄漏  23-25
  3.4 栅栏效应（非同步采样引起的泄漏）  25-26
  3.5 加窗插值FFT 算法  26-33
    3.5.1 加窗单谱线插值FFT 算法  28-31
    3.5.2 加窗双谱线插值FFT 算法  31-33
  3.6 波形重构算法分析  33-35
  3.7 复调制细化分析方法(ZFFT)  35-42
    3.7.1 传统复调制细化分析法(ZFFT)的原理与方法  36-37
    3.7.2 FIR 非递归复解析带通滤波器  37-39
    3.7.3 基于复解析带通滤波器的复调制细化法  39-42
  3.8 小结  42-43
第四章基于MATLAB 的谐波仿真分析  43-58
  4.1 引言  43
  4.2 直接应用FFT 进行谐波分析  43-46
  4.3 加窗插值FFT 算法分析  46-51
    4.3.1 加Hanning 窗单插值FFT 法与直接FFT 法比较  46-47
    4.3.2 加Hanning 窗与加Hamming 窗单插值FFT 法比较  47-50
    4.3.3 加hamming 窗单插值与双插值FFT 法的比较  50-51
  4.4 针对基波频率变动的波形重构法  51-53
  4.5 基于复解析带通滤波器的复调制细化法（改进的ZFFT）  53-57
    4.5.1 加Hanning 窗单插值FFT 法分析  53-55
    4.5.2 改进的ZFFT 法谐波分析  55-57
  4.6 小结  57-58
第五章结论与展望  58-60
参考文献  60-63
发表论文和参加科研情况说明  63-64
致谢  64

电力系统谐波分析方法研究

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