摘要：

電力諧波檢測是防范與治理電力系統諧波污染的重要技術手段.傳統的快速傅里葉變換(FFT)算法是目前廣泛采用的,可用于硬件實現的諧波檢測算法,但受非同步采樣和數據截斷的影響,傳統的FFT算法會產生柵欄效應以及頻譜泄漏,計算精度有限,不利于電力諧波檢測精度的進一步提高.全相位FFT(APFFT)算法綜合考慮了數據中的所有截斷情況,具有優良的頻譜泄漏抑制性能和相位不變性.為此,本文進行了基于APFFT算法的電力諧波檢測方法研究,并進行了相關的理論仿真和實驗平臺檢測實驗,研究內容具體如下: 1.研究了FFT頻譜分析中存在的頻譜泄漏和柵欄效應問題,并給出了改善的方法;研究了常用窗函數的特性,并給出了選擇窗函數的方法;介紹了APFFT原理,并對比了APFFT和傳統FFT,結果表明APFFT具有更高的譜分析精度和更強的頻譜分析分辨力. 2.研究了能量重心法,比值法和相位差法等三種常用的頻譜校正算法,結果表明相位差校正法的分析精度最好;介紹了全相位時移相位差法(APTSPD)的基本原理和最佳窗函數搭配方法;用Matlab模擬電網的21次諧波,對比仿真了無噪條件下比值法,全相位比值法和APTSPD算法檢測諧波的效果,APTSPD算法得到的頻率(Hz),幅值(V)和相位(°)絕對誤差的數量級均小于10-7,理論證明了APTSPD算法分析諧波的可行性和高精度. 3.設計了基于STM32F407x處理器的電力諧波檢測平臺,并編寫了APTSPD算法的C語言程序等相關軟件;完成了電力諧波檢測實驗測量平臺的調試. 4.為了驗證實際諧波檢測的精度,設計了兩個對比實驗.實驗一選取已知數據的信號作為標準進行諧波檢測實驗,結果表明在含有硬件系統誤差和實際噪聲環境下,平臺的諧波分析精度良好,得到的各次諧波的幅值(V)和頻率(Hz)絕對誤差的數量級均小于10-2;實驗二檢測了實際電網的諧波,驗證了系統在電網諧波檢測方面的可行性. 本文為進一步將APTSPD算法應用于電力諧波檢測奠定了理論與實踐基礎.

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總結

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