全相位算法c语言表达,基于全相位FFT的电力谐波检测方法研究

摘要：

电力谐波检测是防范与治理电力系统谐波污染的重要技术手段.传统的快速傅里叶变换(FFT)算法是目前广泛采用的,可用于硬件实现的谐波检测算法,但受非同步采样和数据截断的影响,传统的FFT算法会产生栅栏效应以及频谱泄漏,计算精度有限,不利于电力谐波检测精度的进一步提高.全相位FFT(APFFT)算法综合考虑了数据中的所有截断情况,具有优良的频谱泄漏抑制性能和相位不变性.为此,本文进行了基于APFFT算法的电力谐波检测方法研究,并进行了相关的理论仿真和实验平台检测实验,研究内容具体如下: 1.研究了FFT频谱分析中存在的频谱泄漏和栅栏效应问题,并给出了改善的方法;研究了常用窗函数的特性,并给出了选择窗函数的方法;介绍了APFFT原理,并对比了APFFT和传统FFT,结果表明APFFT具有更高的谱分析精度和更强的频谱分析分辨力. 2.研究了能量重心法,比值法和相位差法等三种常用的频谱校正算法,结果表明相位差校正法的分析精度最好;介绍了全相位时移相位差法(APTSPD)的基本原理和最佳窗函数搭配方法;用Matlab模拟电网的21次谐波,对比仿真了无噪条件下比值法,全相位比值法和APTSPD算法检测谐波的效果,APTSPD算法得到的频率(Hz),幅值(V)和相位(°)绝对误差的数量级均小于10-7,理论证明了APTSPD算法分析谐波的可行性和高精度. 3.设计了基于STM32F407x处理器的电力谐波检测平台,并编写了APTSPD算法的C语言程序等相关软件;完成了电力谐波检测实验测量平台的调试. 4.为了验证实际谐波检测的精度,设计了两个对比实验.实验一选取已知数据的信号作为标准进行谐波检测实验,结果表明在含有硬件系统误差和实际噪声环境下,平台的谐波分析精度良好,得到的各次谐波的幅值(V)和频率(Hz)绝对误差的数量级均小于10-2;实验二检测了实际电网的谐波,验证了系统在电网谐波检测方面的可行性. 本文为进一步将APTSPD算法应用于电力谐波检测奠定了理论与实践基础.

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