專利名稱：一種基于加窗插值fft基頻跟蹤技術(shù)的諧波分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電能質(zhì)量分析技術(shù)領(lǐng)域，涉及電能的諧波分析技術(shù)，特指一種基 于加窗插值FFT基頻跟蹤技術(shù)的諧波分析方法。
背景技術(shù)：
電能信號諧波分析中，由于非同步采樣的存在，使得諧波頻率分辨點上受到泄漏 的影響不再為0，存在泄漏誤差；另外，由于實際信號的各次諧波分量并未能正好落在頻率 分辨點上，而是落在兩個頻率分辨點之間。這樣通過DFT并不能直接得到各次諧波分量的 準確值，存在柵欄效應(yīng)。為了得到準確的諧波分析結(jié)果，現(xiàn)有的通用方法是用臨近的頻率分辨點的值來 估算各次該諧波分量值，即加窗插值FFT算法，如加harming窗插值FFT算法等。這種處理 方法相對于普通FFT算法，在諧波分析中，對各次諧波的頻率、幅度、相位估算精度有較大 提高，有一定的技術(shù)優(yōu)勢。具體請參考1 張伏生，耿中行，葛耀中。電力系統(tǒng)諧波分析的 高精度FFT算法。中國電機工程報，1999⑶2:潘文，錢俞壽?；诩哟安逯礔FT的電力 諧波測量理論。電力技術(shù)學報。1994(1)等。但是，加窗插值FFT算法這一優(yōu)勢是建立在增加更多采樣點和增加計算復雜度基 礎(chǔ)上的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，對加窗插值FFT算法加以改進，降 低其計算復雜度，提供一種基于加窗插值FFT基頻跟蹤技術(shù)的諧波分析方法，使諧波分析 精度得到更進一步提高。本發(fā)明實現(xiàn)其目的采用的技術(shù)方案是一種基于加窗插值FFT基頻跟蹤技術(shù)的諧 波分析方法，該分析方法包含如下步驟a.獲取較高精度基頻以低頻采樣率對電能信號進行采樣，對采樣數(shù)據(jù)加 Hanning窗后進行FFT運算，再通過插值法，獲得較高精度的基頻f ；b.基頻跟蹤和同步倍頻以128Xf的頻率再次采樣電能信號，對采樣數(shù)據(jù)進行 FFT運算，計算得到各次諧波的幅值和相位。上述技術(shù)方案中，所述的低頻為2. 5KHz。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點第一加窗插值計 算時，只是計算基頻參數(shù)，計算復雜度降低；第二 通過插值計算得到較高精度基波頻率， 采用基頻跟蹤，實時跟蹤實現(xiàn)準同步采用，使得諧波分析結(jié)果精度更高。


圖1是本發(fā)明諧波分析方法的流程圖；圖2是一種可實現(xiàn)本發(fā)明諧波分析方法的裝置組成框圖3是本發(fā)明一種實施例的諧波測量儀的組成框圖；圖4是本發(fā)明實施例的諧波分析方法流程圖。
具體實施例方式
如圖1、2所示，本發(fā)明所述的基于加窗插值FFT基頻跟蹤技術(shù)的諧波分析方法包 含如下步驟a.獲取較高精度基頻在2. 5KHz的低頻下采樣電能信號，對采樣數(shù)據(jù)加Harming 窗后進行FFT運算，再通過插值法，獲得較高精度的基頻f ；b.基頻跟蹤和同步倍頻以128Xf的頻率再次采樣電能信號，對采樣數(shù)據(jù)進行 FFT運算，即得到各次諧波的幅值和相位。下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明進一步說明。實施例基于CPLD和DSP的電能諧波測量儀如圖3所示的諧波測量儀由ADC單元即AD采樣單元實現(xiàn)電能信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換， DSP芯片即運算處理單元負責對采樣數(shù)據(jù)處理，包括加窗運算、FFT運算、插值運算、以及各 次諧波幅度、相位的計算等等，可編程邏輯芯片CPLD即采樣頻率控制單元負責控制ADC采 樣時序，包括基頻跟蹤(128*f)的時序?qū)崿F(xiàn)。再如圖4所示，本發(fā)明諧波分析方法按如下過程實現(xiàn)首先，可編程邏輯芯片CPLD 控制ADC單元以2. 5KHz頻率采樣電能信號，再由DSP芯片對采樣數(shù)據(jù)進行加harming窗運 算，再對加窗后的數(shù)據(jù)進行512點FFT運算，再運用插值法對FFT運算結(jié)果進行計算，獲得 基頻f ；將基頻f反饋到可編程邏輯芯片CPLD，CPLD再控制ADC單元以128*f的頻率再次 采樣電能信號，再由DSP芯片對采樣數(shù)據(jù)進行1024點FFT運算，再利用FFT運算結(jié)果帶入 相應(yīng)公式，計算諧波幅度和相位，最后由LCD顯示屏顯示諧波分析結(jié)果。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點第一加窗插值計 算時，只是計算基頻參數(shù)，計算復雜度降低；第二 通過插值計算得到較高精度基波頻率， 采用基頻跟蹤，實時跟蹤實現(xiàn)準同步采用，使得諧波分析結(jié)果精度更高。
權(quán)利要求
1.一種基于加窗插值FFT基頻跟蹤技術(shù)的諧波分析方法，其特征在于該分析方法包 含如下步驟a.獲取較高精度基頻以低頻采樣率對電能信號進行采樣，對采樣數(shù)據(jù)加Harming窗 后進行FFT運算，再通過插值法，獲得較高精度的基頻f ；b.基頻跟蹤和同步倍頻以USXf的頻率再次采樣電能信號，對采樣數(shù)據(jù)進行FFT運 算，計算得到各次諧波的幅值和相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于加窗插值FFT基頻跟蹤技術(shù)的諧波分析方法，其特 征在于所述的低頻為2. 5KHz。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力電能質(zhì)量分析技術(shù)領(lǐng)域，涉及電能的諧波分析技術(shù)，特指一種基于加窗插值FFT基頻跟蹤技術(shù)的諧波分析方法。該分析方法包含如下步驟a.獲取較高精度基頻以低頻采樣率電能信號進行采樣，對采樣數(shù)據(jù)加Hanning窗后進行FFT運算，再通過插值法，獲得較高精度的基頻f；b.基頻跟蹤和同步倍頻以128×f的頻率再次采樣電能信號，對采樣數(shù)據(jù)進行FFT運算，即得到各次諧波的幅值和相位。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點第一加窗插值計算時，只是計算基頻參數(shù)，計算復雜度降低；第二采用基頻跟蹤，實現(xiàn)準同步采用，使得諧波分析結(jié)果精度更高。
文檔編號G01R23/16GK102128982SQ20101060305
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者王光耀 申請人:東莞市創(chuàng)銳電子技術(shù)有限公司