Système de détection d'harmoniques de puissance sur la base de la fonction spline cubique et fenêtre auto-convolution Rife-Vincent interpolation algorithme de FFT
0 introduction
Une augmentation significative du système de puissance non linéaire des charges, en particulier une large application de dispositifs électroniques de puissance qui génèrent beaucoup d'harmoniques de puissance et inter-harmoniques, ce qui affecte sérieusement la qualité de l'énergie, ce qui provoque une grande sécurité et de l'exploitation économique des systèmes d'alimentation effet de . Par conséquent, une mesure précise de la grille de signal harmonique, le contrôle en temps réel des paramètres harmoniques de la grille, pour prévenir les dommages harmoniques, la sécurité de fonctionnement du réseau électrique est essentielle à .
l'analyse harmonique des méthodes principales de la méthode de filtrage analogique du système d'alimentation , transformée en ondelettes procédé , et un algorithme de réseau neuronal rapide de Fourier (FFT) . Par rapport aux précédentes plusieurs méthodes, un algorithme rapide de Fourier (FFT) est facile à mettre en uvre dans ARM, DSP et d'autres systèmes embarqués, la vitesse de calcul, à haut rendement, maturité , la méthode de détection de manière harmonique FFT la plupart des applications.
Dans l'échantillonnage synchrone, le signal harmonique à l'aide de l'algorithme de FFT pour détecter, obtenir des paramètres de signal harmonique précis. Alors que le signal dynamique, même si la technologie de suivi de la fréquence du réseau, il est difficile d'obtenir un échantillonnage synchrone strict. Lors de l'utilisation de FFT à l'échantillonnage non synchrone la détection de paramètre de signal, et l'effet de barrière aux fuites de spectre d'erreur de la troncature non-synchronisation et des données due à l'ensemble. effet de fuite et de clôture pour la détection d'harmoniques dans la méthode de détection de spectre FFT, fenêtre et interpolation est d'éliminer la barrière et un procédé efficace de suppression de fuite spectrale. Classique fenêtre Hanning a fenêtre , fenêtre Blckman-Harris et la fenêtre comme cosinus. Caractéristiques formule Hanning d'interpolation de fenêtre est relativement simple, et une petite quantité de calcul, mais une faible précision de l'analyse, les caractéristiques fenêtres Blckman-Harris et interpolée FFT algorithme est l'analyse de la plus grande précision, mais interpolation formule trop complexe et de calculs, et donc peu pratique à utiliser . Sur la base de l'analyse fenêtre Rife-Vincent sur les caractéristiques spectrales de la fenêtre de convolution proposé interpolé algorithme FFT basé sur l'auto ainsi Rife-Vincent fonction spline cubique. fenêtre Convolution ont une précision de détection harmonique plus élevée en termes d'amplitude et de détection de fréquence. Par Rife-Vincent signal échantillonné à partir de la troncature de pondération de la fenêtre de convolution peut effectivement supprimer la fuite spectrale, de réduire l'interférence mutuelle entre les harmoniques, pour améliorer encore la précision de détection des paramètres de signal, et par fonction spline cubique, ce qui élimine efficacement la barrière effet. , Le signal contenant des harmoniques testés par le logiciel de simulation MATLAB pour vérifier les algorithmes mentionnés dans ce document permet une analyse précise du signal harmonique.
1 plus Rife-Vincent sur la base de la fonction spline cubique de fenêtre auto-convolution interpoler algorithme FFT
Rife-Vincent fenêtre auto-convolution ayant une excellente performance des lobes secondaires, en utilisant des fenêtres auto-convolution Rife-Vincent peut effectivement supprimer la fuite spectrale, de réduire l'interférence mutuelle entre les harmoniques en utilisant une fonction spline cubique de la fenêtre auto-convolution Rife-Vincent signaux pondérés sont analysés tronqué obtenir avec précision les paramètres des signaux harmoniques.
À la fréquence fh, l'amplitude Ah, la phase initiale de h, h est l'harmonique la plus élevée d'un signal harmonique x (t), par exemple:
Formation d'interpolation spline cubique algorithme Cette forme imbriquée comme suit:
(1) dans l'intervalle et analogues passer à l'étape 11 points d'interpolation (de i, AI), (i + 1, AI + 1) ...;
Les conditions aux limites (2) de prendre une fonction d'interpolation cubique spline est une des conditions aux limites naturelles;
(3) un appel de fonction à la section de montage de segment spline MATLAB 10 fonction d'interpolation cubique spline (plus le montage de précision plusieurs segments);
(4) la fonction spline cubique est obtenue par l'étape 3 ci-dessus;
la fonction d'interpolation cubique cannelé (5) est obtenu de la formule (8) ci sous la forme d'imbrication.
2 Simulation
Pour vérifier la validité et l'exactitude de la méthode proposée décrit ici, la sélection d'une simulation de signal faible harmonique, le modèle de simulation est suit comme:
Dans lequel la fréquence du signal fondamental f0 = 50 Hz, la fréquence d'échantillonnage fs = 1500 Hz, la longueur de la fonction de fenêtre N = 2048, l'amplitude et la phase de chaque signal harmonique comme le montre le tableau 1, dans lequel la phase est précoce donnée ici valeur. Les résultats de la simulation sont présentés dans le tableau 2, tableau 3.
Comme on peut le voir dans les tableaux 2 et 3:
(1) Par rapport au calcul direct de la FFT algorithme à fenêtre FFT interpolation améliore grandement la précision de la détection d'harmoniques;
(2) Avec le taux de décroissance des lobes secondaires de la fonction de fenêtre accélérée du pic sidelobe diminue pour supprimer la fréquence de fuite augmentation de la capacité, d'améliorer la précision de détection du signal;
(3) par rapport à une fenêtre de convolution de fenêtre plus classique en termes d'amplitude et de fréquence de détection de la précision de détection d'harmoniques est encore améliorée;
(4) Etant donné que l'ordre p Rife-Vincent fenêtre auto-convolution performances des lobes supérieur, depuis le second ordre convolution harmonique de la précision de détection Rife-Vincent de précision de détection de la fenêtre de convolution est améliorée par rapport Nutall second ordre, à cinq harmoniques et huitième harmonique, par exemple, depuis le second ordre d'harmonique Rife-Vincent convolution de la précision de détection de fenêtre de convolution Nutall de deuxième ordre de grandeur erreur relative peut être réduite à 0,1%, l'erreur relative maximale du détecteur de phase réduire de 0,1%;
(5) Avec l'augmentation de la fenêtre de convolution Rife-Vincent de la convolution de l'ordre p, la précision de la détection est améliorée, ce qui réduit l'erreur relative d'environ 0,1%, en particulier du quatrième ordre fenêtre auto-convolution Rife-Vincent en trois, six et neuvième harmoniques, le résultat de détection est très proche de la valeur réelle.
3 Conclusion
algorithme FFT en utilisant l'analyse harmonique du système d'alimentation en raison d'effets de fuite spectrale, les paramètres harmoniques sont détectés de sorte qu'une grande erreur. Afin de réduire l'impact de la fuite du spectre, les performances des lobes supérieur choisi ici, un simple structure de premier ordre dans le domaine temporel Rife-Vincent quatre fenêtres comme la fenêtre parent, configuré p - fenêtre auto-convolution Rife-Vincent. Par rapport à la fenêtre classique, étant donné que la fenêtre de convolution classique, ici choisi ordre p Rife-Vincent auto-convolution par le volet de fenêtre à faible pic de vitesse d'atténuation des lobes secondaires, peut effectivement supprimer la fuite spectrale, de réduire l'interférence mutuelle entre les harmoniques, harmonique améliorer la précision de détection. Cubique rapport approximation formule d'amplitude de la fonction spline, afin d'éviter la solution de l'équation de degré élevé, simplifie les calculs, ce qui élimine efficacement l'effet de la barrière. Les résultats de la simulation peut être vu, comme indiqué dans le présent mémoire sur la base du p de commande plus Rife-Vincent fonction spline cubique interpolé algorithme FFT à partir de la fenêtre de convolution, la détection d'un signal faible harmonique, la précision de détection peut être améliorée de manière efficace, de détecter avec précision les paramètres harmoniques .
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Informations sur l'auteur:
Zhang Yingying
(Xinyang, province du Henan qualité et la supervision technique et d'essais Center, Henan 464000)
