專利名稱：一種結(jié)合fft與非線性最小二乘的諧波分析算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種針對(duì)平穩(wěn)周期信號(hào)的高精度諧波分析方法，包括用于初步估計(jì)諧波參數(shù)的快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)方法和用于計(jì)算諧波參數(shù)的非線性最小ニ乘算法。本發(fā)明屬于電網(wǎng)信號(hào)的諧波分析領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電カ電子等非線性設(shè)備在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，諧波和間諧波日益增多，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，分析諧波和間諧波對(duì)電カ系統(tǒng)有重要意義。目前的諧波分析主要通過(guò)對(duì)電網(wǎng)信號(hào)采樣和數(shù)字化處理實(shí)現(xiàn)的，考慮到電網(wǎng)頻率波動(dòng)等造成了非同步采樣，直接進(jìn)行頻譜分析會(huì)因?yàn)轭l譜的泄漏而嚴(yán)重影響計(jì)算精度，對(duì)非整數(shù)次諧波檢測(cè)效果更差。改進(jìn)的加窗插值類FFT方法可減少頻率泄漏和柵欄效應(yīng)，但從本質(zhì)上都是非參數(shù)化方法，均不需要信號(hào)特征方面信息，因而其分辨率受限于截?cái)嘈盘?hào)的長(zhǎng)度，造成了理論上有限的分辨能力。參數(shù)化諧波分析方法，如最小二乗法，可以解決前述分辨率依賴于信號(hào)長(zhǎng)度的瓶頸問(wèn)題，但它又受限于所建模型的合理性。因而需要結(jié)合FFT方法和最小二乗法，應(yīng)用前者初步估算信號(hào)的諧波參數(shù)，給出頻率、幅值和相位的初始估值，并基于前述參數(shù)建立信號(hào)模型，再應(yīng)用最小二乗法求取最終的模型參數(shù)，給出諧波分析結(jié)果。同時(shí)由于基于FFT的諧波模型為非線性模型，而傳統(tǒng)的最小二乗法僅能求解線性問(wèn)題，即只能求取幅值參數(shù)。因而，又提出了求取模型參數(shù)(幅值、頻率和相位)的非線性最小ニ乘算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種結(jié)合FFT和非線性最小ニ乘的諧波分析方法，包括提出用于初步估計(jì)諧波參數(shù)的快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)方法和用于計(jì)算諧波參數(shù)的非線性最小ニ乘算法，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信號(hào)的頻率、幅值和相位的準(zhǔn)確計(jì)算；為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是按以順序步驟進(jìn)行(I)、提出了應(yīng)用FFT計(jì)算諧波初始參數(shù)來(lái)建立諧波模型的方法I)選取待分析的采樣信號(hào)序列，對(duì)其進(jìn)行FFT運(yùn)算，但受限于信號(hào)的長(zhǎng)度以及截?cái)嗟姆钦芷趩?wèn)題，必將造成FFT的頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)，給出精度較低的諧波參數(shù)(頻率、幅值和相位)信息；2)通過(guò)第一步驟I)，基于初步的諧波信息建立諧波的參數(shù)模型，再取模型如下
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合FFT與非線性最小二乘的諧波分析算法，其特征在于該方法按以下順序步驟進(jìn)行 (1)、提出了應(yīng)用FFT計(jì)算諧波初始參數(shù)和建立諧波模型的方法 1)選取待分析的采樣信號(hào)序列，對(duì)其進(jìn)行FFT運(yùn)算，但受限于信號(hào)的長(zhǎng)度以及截?cái)嗟姆钦芷趩?wèn)題，必將造成FFT的頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)，給出精度較低的諧波參數(shù)(頻率、幅值和相位)信息； 2)通過(guò)第一步驟I)，基于初步的諧波信息建立諧波的參數(shù)模型，再取模型如下
全文摘要
一種結(jié)合FFT與非線性最小二乘的諧波分析算法。適用于電網(wǎng)諧波分析領(lǐng)域?？蓪?shí)現(xiàn)電網(wǎng)信號(hào)的頻率、幅值和相位的準(zhǔn)確計(jì)算。本發(fā)明的技術(shù)方案是(1)提出了應(yīng)用FFT計(jì)算諧波初始參數(shù)和建立諧波模型的方法；(2)提出了求解諧波模型參數(shù)的非線性最小二乘方法。該發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是克服了非參數(shù)化諧波分析中數(shù)據(jù)長(zhǎng)度對(duì)分辨率的影響，提高了頻率分辨率；FFT給出模型的結(jié)構(gòu)和初始參數(shù)，既解決了最小二乘法的參數(shù)建模問(wèn)題，也給出了參數(shù)的初值；而且合適的初值選取使得迭代算法對(duì)初值的敏感度降低和大幅減少迭代步數(shù)，提高了計(jì)算效率；非線性最小二乘算法的參數(shù)計(jì)算精度遠(yuǎn)高于加Hanning窗插值法。
文檔編號(hào)G01R23/16GK102636693SQ20121013701
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者付志紅, 侯興哲, 張淮清, 張謙, 李春燕 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)