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基于插值FFT算法电压波动与闪变检测方法的研究

作　者: 王晓红
导　师: 赵凯岐
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电气工程
关键词: 电能质量电压波动与闪变短时闪变值快速傅立叶变换(FFT) 插值快速傅立叶变换(IFFT)
分类号: TM712
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

提出利用插值算法对FFT算法的计算结果进行修正形成插值傅立叶变换(IFFT)算法,从而提高频谱分析得到频率、幅值等电气参数的计算精度。短时闪变值只,是衡量电压波动与闪变的重要指标,短时闪变值只,的计算主要包括：(1)提取电压波动与闪变信号的包络线；(2)对提取电压波动与闪变信号进行有效分析。提取电压波动与闪变信号的包络线,已有非常成熟的方法,而对电压波动与闪变信号的分析存在问题。以往通常采用快速傅里叶变换(FFT)算法对电压波动与闪变信号进行频谱分析,由于FFT存在的频谱泄漏和栅栏效应使频谱分析得到的频率、幅值等电气参数误差较大,导致短时闪变值只,计算精度不高。采用最小二乘多项式拟合方法建立单位瞬时闪变值频率和此频率对应的电压波动值的关系。在计算短时闪变值Pst,时,需要建立单位瞬时闪变值时频率和对应频率的正弦电压波动值之间的映射关系,由于IEC标准中只给出了单位瞬时闪变值时有限个离散频率对应的正弦电压波动值,而对电压均方根值Ui(n)进行频谱分析得到的频率往往难以通过查IEC标准找到对应频率的正弦电压波动值。通过仿真试验验证应用文中提出的方法能够有效提高短时闪变值只,的计算精度,从而能够满足实际工程的需要。最后设计了电压波动与闪变检测装置的硬件和软件并进行了装置测试试验,试验证明检测装置完全能够满足工程应用的要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 研究的目的和意义  10-11
  1.2 电压波动与闪变的研究现状  11-15
    1.2.1 电压波动与闪变标准  11-12
    1.2.2 电压波动与闪变检测方法  12-14
    1.2.3 电压波动与闪变检测仪器  14-15
  1.3 本文的研究内容及组织结构  15-17
    1.3.1 本文的研究内容  15-16
    1.3.2 组织结构  16-17
第2章电压波动与闪变基本知识  17-23
  2.1 电压波动与闪变  17-18
    2.1.1 电压波动  17-18
    2.1.2 闪变  18
  2.2 电压波动与闪变的特征量  18-22
    2.2.1 闪变觉察率  18-19
    2.2.2 瞬时闪变视感度  19-20
    2.2.3 视感度系数  20-21
    2.2.4 短时间闪变值  21-22
    2.2.5 长时间闪变值  22
  2.3 本章小结  22-23
第3章基于插值FFT的短时闪变值的计算  23-37
  3.1 电压波动与闪变的数学模型  23-25
  3.2 短时闪变值的计算方法和步骤  25-27
  3.3 插值FFT算法  27-32
    3.3.1 插值FFT算法的基本原理  27-29
    3.3.2 基于插值FFT算法的频谱分析实例  29-32
  3.4 最小二乘法多项式拟合频率与电压波动值的关系  32-33
  3.5 短时闪变值计算对比试验  33-36
  3.6 本章小结  36-37
第4章检测系统硬件设计  37-52
  4.1 交流变换单元  38
  4.2 CPU单元  38-49
    4.2.1 信号滤波与A/D转换部分电路设计  39-42
    4.2.2 WatchDog部分电路设计  42-43
    4.2.3 通信部分电路设计  43-45
    4.2.4 程序存储器部分电路设计  45-46
    4.2.5 开入开出部分电路设计  46-47
    4.2.6 实时时钟部分电路设计  47-48
    4.2.7 EEPROM部分电路设计  48-49
  4.3 开出单元  49
  4.4 电源单元  49
  4.5 面板单元  49-51
  4.6 本章小结  51-52
第5章检测系统软件设计  52-63
  5.1 CPU单元软件设计  52-57
    5.1.1 主程序设计  52-53
    5.1.2 自检程序设计  53
    5.1.3 中断采样程序设计  53-54
    5.1.4 计算闪变值程序设计  54-55
    5.1.5 CPU单元与后台机通信程序设计  55-56
    5.1.6 CPU单元与面板单元通信程序设计  56-57
  5.2 面板单元程序设计  57-60
    5.2.1 面板单元主程序设计  57-58
    5.2.2 面板单元自检程序设计  58
    5.2.3 面板单元显示程序和键盘扫描程序设计  58-59
    5.2.4 面板单元与CPU单元通信序设计  59-60
  5.3 装置试验结果  60-62
  5.4 本章小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  68-69
致谢  69

基于插值FFT算法电压波动与闪变检测方法的研究

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