Blackman-Harris窗和相位差校正的谐波分析算法

【作者】 刘海升； 付志红； 张淮清； 李胜芳； 郑可；

【机构】 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室； 重庆电力科学试验研究院；

【摘要】 运用快速傅里叶变换(FFT)进行电力谐波分析时很难做到同步采样和整周期截断,造成的频谱泄露将影响谐波分析精度。文章引入Blackman-Harris窗函数,分析其时域和频域特性,采用Blackman-Harris窗对谐波信号进行加权,结合相位差校正原理,用于谐波分析。推导了信号基波及各次谐波频率、幅值和初相角的计算式,对常规的频谱相位差校正方法进行了改进。仿真结果表明,应用Blackman-Harris窗相位差校正的谐波分析法的运算时间与加其它余弦窗的运算时间相比没有明显增加,计算精度却显著提高。论文提出算法实现简单,精度高,通用性强,可应用于高精度电能计量和电能质量分析。主要结论:本文根据窗函数的旁瓣性能,将Blackman-Harris窗和频谱分析中的相位差法相结合,应用于电力谐波分析。采用Blackman-Harris窗对信号进行加权处理,并对离散频谱进行相位差校正,在计算中简化了频率偏差量δ的求解方法。在进行谐波校正时,改变了以往在求其他次谐波的频率校正量δ时,只根据基波的校正量直接累乘的方法。本文运用各次谐波的相角差进行校正,虽增加了计算量,但在高精度谐波电能计量的场合中是允许的,改进的算法更易实现。仿真结果表明,本文提出的Blackman-Harris窗的相位差电力谐波分析算法,能显著提高计算精度,并具有较快计算速度,对于高精度电能计量和电能质量分析具有一定实用价值。更多还原