基于全相位FFT双谱线插值的频率估计算法

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作者 廖仕杰 张红梅 《现代雷达》 北大核心 2025年第6期56-61,共6页

快速有效地估计正弦信号的频率在雷达信号处理、通信、电网谐波检测和电子对抗等领域有着重要的作用。现有的全相位内插迭代频率估计通常直接采用全相位快速傅里叶变换(apFFT)谱中心线左右两侧半个频率分辨率的谱线插值,当插值谱线的频... 快速有效地估计正弦信号的频率在雷达信号处理、通信、电网谐波检测和电子对抗等领域有着重要的作用。现有的全相位内插迭代频率估计通常直接采用全相位快速傅里叶变换(apFFT)谱中心线左右两侧半个频率分辨率的谱线插值,当插值谱线的频率离真实频率相差较大时,其谱线的幅值较小,导致其在低信噪比时估计误差较大。为此,文中提出了一种改进的全相位内插法,该方法利用apFFT频谱做双谱线插值,采用两根幅值最高的谱线做幅值比,推导出频偏和幅值比的关系,进而获得频率估值。仿真结果表明,相比于全相位内插迭代算法,所提方法在不同频偏下的估计均方根误差表现出了更好的平稳性及更小的误差,并且在高信噪比时,频率估计性能逼近克拉美-罗下界。 展开更多

关键词 全相位快速傅里叶变换 频率估计 双谱线插值 信号处理 频谱

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基于Nuttall窗双谱线插值FFT的电力谐波分析方法 被引量：148

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作者 卿柏元 滕召胜 +1 位作者 高云鹏 温和 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第25期153-158,共6页

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)因其易于嵌入式系统实现而被作为电力谐波分析的主要方法,但电力谐波分析时很难做到同步采样和整数周期截断,由此造成的频谱泄漏将影响测量结果的准确性。加窗和插值修正算法可改善基于FFT... 快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)因其易于嵌入式系统实现而被作为电力谐波分析的主要方法,但电力谐波分析时很难做到同步采样和整数周期截断,由此造成的频谱泄漏将影响测量结果的准确性。加窗和插值修正算法可改善基于FFT的谐波参数计算的准确度。该文讨论Nuttall窗的旁瓣特性和双谱线插值算法,提出基于Nuttall窗双谱线插值FFT的电力谐波分析方法,用曲线拟合函数求出实用的双谱线插值修正公式,大大减少了计算量。仿真结果表明,提出的谐波分析方法在非同步采样和非整数周期截断条件下,21次谐波幅值计算误差小于等于0.0009%,初相位计算误差小于等于0.04%。 展开更多

关键词 谐波分析 Nuttall窗 旁瓣 双谱线插值 快速傅里叶变换 多项式拟合

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基于双窗全相位FFT双谱线插值的谐波和间谐波分析算法 被引量：15

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作者 李一然 田立军 +1 位作者 吴勇 王志强 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期55-61,共7页

在利用传统快速傅里叶变换进行谐波和间谐波分析时,由于非同步采样或非整周期截断,容易影响谐波和间谐波的检测精度。本文提出了一种基于双窗全相位快速傅里叶变换双谱线插值的电力谐波和间谐波分析算法。该算法利用双窗全相位快速傅里... 在利用传统快速傅里叶变换进行谐波和间谐波分析时,由于非同步采样或非整周期截断,容易影响谐波和间谐波的检测精度。本文提出了一种基于双窗全相位快速傅里叶变换双谱线插值的电力谐波和间谐波分析算法。该算法利用双窗全相位快速傅里叶变换主谱线相位值来估计信号初相位,选择紧邻峰值频点的左右两根谱线进行频率和幅值的插值校正,结合多项式拟合函数推导出典型窗函数下全相位快速傅里叶变换的实用修正公式。通过与传统快速傅里叶变换双谱线插值法、全相位快速傅里叶变换比值法及全相位快速傅里叶变换相位差法的仿真对比实验,验证了所提出的新算法在密集频谱分析、谐波和间谐波的高精度检测及克服白噪声污染等方面的准确性与有效性。 展开更多

关键词 全相位快速傅里叶变换 窗函数 双谱线插值 多项式逼近 谐波和间谐波

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基于加窗插值和ZoomFFT的电网宽频信号自适应测量方法 被引量：12

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作者 彭佳伟 潘树国 +2 位作者 高旺 沈健 张敏 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期172-180,共9页

随着电力电子化电网的不断发展,日趋宽频化、复杂化的电网信号对测量算法的自适应性和精度提出了更高的要求。为此,提出了一种基于加窗插值和复调制细化谱分析的宽频信号自适应测量方法。基于主、旁瓣特性和插值校正过程对窗函数进行选... 随着电力电子化电网的不断发展,日趋宽频化、复杂化的电网信号对测量算法的自适应性和精度提出了更高的要求。为此,提出了一种基于加窗插值和复调制细化谱分析的宽频信号自适应测量方法。基于主、旁瓣特性和插值校正过程对窗函数进行选型后,根据信号频谱的主瓣干扰情况,分别基于4项5阶Nuttall窗双谱线插值算法和复调制细化谱分析法进行针对性的测量。最后,通过仿真对比及实测数据分析验证了所提方法的测量精度和稳定性,结果表明其有效实现了0~2.5 kHz范围内谐波和频率相近间谐波的高精度自适应测量,更高的测量精度和更低的运算代价使其能够满足电力电子化电网的测量需求。 展开更多

关键词 电力电子化电网 宽频自适应测量 主瓣干扰 Nuttall窗 双谱线插值 复调制细化谱分析

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基于2阶Hann自卷积窗的谐波电能高精度量测方法研究与实现 被引量：3

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作者 李冬 艾黄泽 +2 位作者 尹领 曾非同 周峰 《电测与仪表》 北大核心 2024年第3期167-176,共10页

分布式光伏发电根据全发电量进行补贴,无法约束其并网对配电网造成的高频次谐波污染和电压波动等电能质量问题。电能谐波含量是体现分布式光伏电能质量的因素之一,可作为并网电能定价的参考依据。为了对分布式光伏谐波电能进行快速、准... 分布式光伏发电根据全发电量进行补贴,无法约束其并网对配电网造成的高频次谐波污染和电压波动等电能质量问题。电能谐波含量是体现分布式光伏电能质量的因素之一,可作为并网电能定价的参考依据。为了对分布式光伏谐波电能进行快速、准确计量,文中采用2阶Hann自卷积窗及其双谱线插值校正算法,提出了一种低运算资源消耗的顺序型谐波计算流程,在其基础上优化设计了一种多级流水线型的谐波计算架构,大幅提升了加窗插值FFT的计算效率;考虑ADC量化误差,对2阶Hann自卷积窗及其双谱线插值校正算法的谐波分析效果进行仿真,提供了ADC位数、采样点数N与窗函数的选择依据。设计并开发了基于ZYNQ与LTC2358的谐波量测装置板卡样机。实验与测试结果表明,该样机的基波测量误差满足C级静止式有功电能表标准和0.5S级无功测量仪表检定标准的要求;此外,3~21次谐波测量误差满足A级谐波测量仪表检定标准的要求。 展开更多

关键词 谐波电能计量 2阶Hann自卷积窗 双谱线插值 ZYNQ

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改进型余弦窗在虚拟仪器谐波分析中的应用 被引量：3

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作者 李志军 张川博 +3 位作者 张珈玮 张仔坤 奚文霞 王娟 《现代电子技术》 北大核心 2018年第15期108-113,共6页

传统窗函数在谐波分析中存在误差和计算量较大等问题,不能满足谐波在线监测快速、准确的测量需求。为减小频谱泄漏和栅栏效应的影响,同时保证系统的快速性,采用基于改进余弦窗的双谱线插值FFT算法进行谐波分析。利用Compact RIO的高速... 传统窗函数在谐波分析中存在误差和计算量较大等问题,不能满足谐波在线监测快速、准确的测量需求。为减小频谱泄漏和栅栏效应的影响,同时保证系统的快速性,采用基于改进余弦窗的双谱线插值FFT算法进行谐波分析。利用Compact RIO的高速数据处理能力和Lab VIEW图形化的开发环境将改进型余弦窗应用于谐波分析中,以并网光伏发电系统为监测对象,通过仿真实验验证,改进型余弦窗在谐波分析中具有精度高、实时性好的特点。 展开更多

关键词 光伏系统 改进型余弦窗 双谱线插值 谐波分析 FFT LabVIEW

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Kaiser窗的组合余弦窗拟合及其在频谱分析中的应用 被引量：6

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作者 彭曦 刘开培 李登云 《电测与仪表》 北大核心 2018年第19期93-96,共4页

为了利用组合余弦窗的FFT双谱线插值谐波分析方法,针对非余弦窗Kaiser窗提出了一种基于最小二乘法的组合余弦窗拟合方法,将Kaiser窗拟合为组合余弦窗,拟合的组合余弦窗能保持原窗的性能。以β=11的Kaiser窗为例构造了组合余弦窗,结合余... 为了利用组合余弦窗的FFT双谱线插值谐波分析方法,针对非余弦窗Kaiser窗提出了一种基于最小二乘法的组合余弦窗拟合方法,将Kaiser窗拟合为组合余弦窗,拟合的组合余弦窗能保持原窗的性能。以β=11的Kaiser窗为例构造了组合余弦窗,结合余弦窗的FFT双谱线插值法进行了信号分析,结果表明,基于最小二乘拟合的组合余弦窗的FFT双谱线插值算法比Kaiser窗双谱线插值算法的谐波幅值精度更高。 展开更多

关键词 最小二乘法 KAISER窗 双谱线插值 谐波分析

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基于余弦自卷积窗的高精度介质损耗角测量算法 被引量：6

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作者 张超 邱衍江 +1 位作者 王维庆 王海云 《广东电力》 2020年第1期109-117,共9页

介质损耗角(dielectric loss angle,DLA)是高压电容器件预防性试验的重要组成部分,实现DLA的精准测量对电力系统稳定运行具有重要意义。在非同步采样和非整数周期截断情况下,利用加截断窗插值算法来提高快速傅里叶变换(fast Fourier tra... 介质损耗角(dielectric loss angle,DLA)是高压电容器件预防性试验的重要组成部分,实现DLA的精准测量对电力系统稳定运行具有重要意义。在非同步采样和非整数周期截断情况下,利用加截断窗插值算法来提高快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)检测DLA的精度;在分析余弦窗函数频谱特性的基础上,提出通过卷积运算并以8项余弦窗为母窗构造余弦自卷积窗(cosine self-convolution window,CSCW)函数;再基于双谱线插值算法原理,推导出2阶CSCW函数的双线插值校正公式,并由此提出了高精度DLA测量方法,精度对比实验表明,该算法能高精准地提取信号相位参数。最后,将加CSCW双谱线插值FFT算法应用于电容型器件的DLA测量,验证了算法的有效性和高精度。 展开更多

关键词 介质损耗角 快速傅里叶变换 8项余弦窗 自卷积窗函数 双谱线插值

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混合自卷积窗谐波算法研究与FPGA方案 被引量：6

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作者 赖增强 王贵忠 +4 位作者 肖智宏 张国庆 李洪波 刘颖 关铁成 《广东电力》 2019年第6期70-77,共8页

快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)因其高效快捷比较适合对电力谐波进行实时分析,但其不足之处是非同步采样和非整数周期截断时易出现“频谱泄漏”与“栅栏效应”。为此,提出一种基于由Nuttall窗与Hanning窗混合卷积后再进行... 快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)因其高效快捷比较适合对电力谐波进行实时分析,但其不足之处是非同步采样和非整数周期截断时易出现“频谱泄漏”与“栅栏效应”。为此,提出一种基于由Nuttall窗与Hanning窗混合卷积后再进行 L 阶自卷积的混合自卷积窗谐波算法。首先对混合自卷积窗进行双谱线插值改进与数值拟合修正,从而进一步提高了FFT算法的精确度;继而对采用混合自卷积窗的改进算法进行硬件结构方案设计与现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)关键技术进行研究;最后利用混合自卷积窗与Nuttall窗和Hanning窗的算法,对电力谐波算例进行仿真对比。结果表明:采用混合自卷积窗谐波算法所得的相位误差稳定在0.000 01°,而幅值误差几乎为0,从而验证了该算法的有效性与实用性。 展开更多

关键词 电力谐波 频谱泄露 混合自卷积窗 双谱线插值 硬件结构

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基于改进FFT的合并单元计量性能校验算法研究 被引量：2

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作者 杨剑 胡琛 +3 位作者 王毓琦 陈子鉴 张仲耀 刘涛 《电测与仪表》 北大核心 2017年第15期91-96,共6页

采用常规FFT算法作为合并单元计量性能校验仪的算法时,由于频谱泄漏和栅栏效应,比差和相差不满足0.05级的准确度要求。针对这一问题,在常规FFT的基础上,提出了加Hanning窗的单谱线插值FFT算法和加Blackman窗的双谱线插值FFT算法这两种改... 采用常规FFT算法作为合并单元计量性能校验仪的算法时,由于频谱泄漏和栅栏效应,比差和相差不满足0.05级的准确度要求。针对这一问题,在常规FFT的基础上,提出了加Hanning窗的单谱线插值FFT算法和加Blackman窗的双谱线插值FFT算法这两种改进FFT算法,在LabVIEW平台上对这两种算法和常规FFT算法进行仿真比较,仿真结果表明,加Blackman窗的双谱线插值FFT算法的计算准确度最高,更适合用于合并单元计量性能校验。最后在国家高压计量站对合并单元计量性能校验仪进行了校准试验,测试数据表明校验仪满足0.05级准确度要求,从而验证了加Blackman窗的双谱线插值FFT算法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 FFT 合并单元 计量性能 单谱线插值 双谱线插值

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中频(400Hz)谐波监测及无功补偿综合装置的研究

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作者 郑谞 张有兵 +3 位作者 周文委 杨光豪 冯亮 王新成 《机电工程》 CAS 2013年第6期732-736,共5页

采用传统FFT算法对中频供电系统进行谐波分析时,很难实现同步采样和整周期截断,必然存在频谱泄露和栅栏效应,而且中频供电系统对无功补偿控制精度与灵敏度有较高要求。针对中频(400 Hz)供电系统存在谐波污染及有功输出不足等问题,将快... 采用传统FFT算法对中频供电系统进行谐波分析时,很难实现同步采样和整周期截断,必然存在频谱泄露和栅栏效应,而且中频供电系统对无功补偿控制精度与灵敏度有较高要求。针对中频(400 Hz)供电系统存在谐波污染及有功输出不足等问题,将快速傅里叶算法(FFT)和动态无功补偿技术应用于中频供电系统谐波检测及无功补偿。提出了加汉宁窗双谱线插值快速傅里叶谐波检测算法和九区域动态无功补偿控制策略,并在Matlab中进行了研究分析。最后,搭建了整体运行调试平台,对中频无功补偿与谐波监测装置进行了模块测试与整机运行。分析结果表明,加汉宁窗插值快速傅里叶算法能够大幅度降低由非同步采样造成的误差;研究结果表明,该装置谐波含量的测量精度满足要求,无功补偿控制策略有效可行。 展开更多

关键词 中频供电系统 谐波污染 谐波监测 汉宁窗 双谱线插值 无功补偿

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