基于FFT及其改進算法在電網(wǎng)諧波中的應(yīng)用.pdf

1、由于時代的進步,為了滿足人類生活和生產(chǎn)上的需要,科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展,在電氣控制電子信息化時代,電力電子設(shè)備不斷被開發(fā)出來應(yīng)用到生活生產(chǎn)中去,正是由此產(chǎn)生的諧波以及無功問題無時無刻都在影響我們的日常生活,從而讓人們越加頻繁的關(guān)注這個現(xiàn)象。由于電力電子設(shè)備接入電網(wǎng)進行工作后,電網(wǎng)中輸入了大量的諧波,這些諧波造成的電壓畸變、不穩(wěn)影響了原有的電網(wǎng)電能質(zhì)量,甚至影響到設(shè)備的安全使用。所以諧波治理已經(jīng)成為當(dāng)前電能應(yīng)用不可忽視的一項任務(wù)。目前用來限制

2、治理諧波的方法主要有二種,有源濾波和無源濾波。有源濾波器能對變化中的諧波(頻率和幅值)進行有效的跟蹤補償,并且補償效果不容易受到電網(wǎng)阻抗的干擾,因此受到了廣泛的研究與關(guān)注。無源濾波的基本結(jié)構(gòu)是先將電抗器與電容器串聯(lián),組成一個LC串聯(lián)回路,然后再將其并聯(lián)于應(yīng)用系統(tǒng)中,其優(yōu)點是成本低,缺點是假如設(shè)定了一個不合適諧振頻率,容易與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振,從而導(dǎo)致濾波無法達到預(yù)期效果。本文圍繞電力有源濾波器與電能諧波的檢測技術(shù)展開討論。
　　 首先

3、,介紹了基于快速傅立葉(FFT)法應(yīng)用于三相系統(tǒng)中的諧波檢測。論證了FFT檢測方法的適用性和正確性:無論在電壓無畸變和電壓有畸變情況下,FFT法都可以準(zhǔn)確地檢測出系統(tǒng)諧波幅值和相位。最后通過理論和仿真都證明了電能諧波檢測中FFT法準(zhǔn)確性。
　　 其次,在已得到論證的FFT檢測算法上進行改進,由于傳統(tǒng)的FFT的檢測算法在針對整數(shù)次諧波的檢測上具有更有效、更準(zhǔn)確的特點,但是存在頻譜泄漏和譜間干擾(柵欄效應(yīng)),這是因為采用快速傅立葉變

4、換(FFT)法進行電力系統(tǒng)諧波計算時,必須將周期電壓和電流信號截斷,截取一個或多個整周期,會產(chǎn)生截斷效應(yīng),從而造成頻譜泄露,因此采用加窗法呈現(xiàn)原信號的頻譜,選用具有適當(dāng)頻譜特性的窗函數(shù)來修正泄漏的頻譜。因為整數(shù)次諧波是電力系統(tǒng)信號中主要存在形式,只要選取整數(shù)次周期信號,即觀測時間是信號周期的整數(shù)倍,諧波間泄漏誤差相對較小,各次整數(shù)倍諧波頻率處,基頻譜的幅值均為零,余弦窗所具有的特性是主瓣窄、旁瓣小以及旁瓣幅值下降速度快,故常選用余弦窗。

5、介紹各種余弦窗,分析各自的優(yōu)缺點,然后選擇B-H窗作為本文的關(guān)鍵技術(shù)點,在解決好窗函數(shù)的選擇問題后,需要解決效率問題。FFT算法在針對指定次諧波運行效率上確實比ip-iq要有效,加B-H窗之后精確度更是再一次提升,但同時會產(chǎn)生一個伴隨問題:運行速度的降低。通過三次樣條函數(shù)的采樣法進行處理,通過進行仿真實驗來驗證FFT改進算法的可行性以及有效性。
　　 最后,在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上,將FFT改進算法應(yīng)用于基于DSP2812平