一种基于基波频率预测的时变信号谐波分析方法及系统技术方案

一种基于基波频率预测的时变信号谐波分析方法和系统，所述系统由输入滤波器、插值器、滤波器级联、余弦滚降窗模块、快速FFT变换模块、频率控制器组成。所述方法将采样信号先通过输入滤波器滤除测量设备中所夹杂的噪声，然后再通过线性插值器保证一个周期内信号的样本数是固定的2的整数次幂，再通过滤波器的级联和余弦滚降窗来防止能量分散到旁瓣。通过PID控制器来估计频率并且反馈到线性插值器模块来调整插值的时间间隔以确保输出的信号采样值是严格的2的整数次幂。最后对得到电压和电流的原始数据可以对其进行FFT变换，进行进一步的电流、电压、阻抗分析。

A Time-varying Signal Harmonic Analysis Method and System Based on Fundamental Frequency Prediction

A harmonic analysis method and system for time-varying signals based on fundamental frequency prediction is presented. The system consists of input filter, interpolator, filter cascade, cosine roll-down window module, fast FFT conversion module and frequency controller. The method firstly filters the noise in the measuring equipment through the input filter, then guarantees that the sample number of the signal in a period is a fixed 2 integer power by the linear interpolator, and then prevents the energy from dispersing to the side lobe through the cascade of the filter and the cosine roll-down window. The frequency is estimated by the PID controller and fed back to the linear interpolator module to adjust the interpolation interval to ensure that the output signal sampling value is strictly 2 integer power. Finally, the original data of voltage and current can be converted to FFT, and further analysis of current, voltage and impedance can be carried out.

【技术实现步骤摘要】
一种基于基波频率预测的时变信号谐波分析方法及系统
本专利技术涉及一种基于基波频率预测的时变信号谐波分析方法及系统，属电力系统测试

技术介绍
如何精准的对谐波进行测量是对电网电能质量问题进行分析的基础，目前大量使用的是FFT变换。但是FFT变换要求对信号进行同步采样，即采样频率与信号周期之间保持整数倍关系，由于实际电网频率是不断变化的，这样就造成采样的不同步问题，如果出现采样不同步将造成频谱泄漏及频谱混叠，给谐波测量造成误差。硬件锁相环实现的同步采样，需要实时调整采样频率，频率的锁定需要时间，受限于滤波器及相关器件，很难做到很宽的频域，也很难保证频谱特别丰富时的准确性，当基波频率较高时，由于滤波器限制了所支持的基本频率上限，同步采样的设计难度加大。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对非同步信号的谐波测量问题，本专利技术提出了一种基于基波频率预测的时变信号谐波分析方法及系统。本专利技术实现的技术方案为，一种基于基波频率预测的时变信号谐波分析方法，步骤如下：(1)模拟信号通过ADC模数转换器转换为数字信号；(2)数字信号通过输入滤波器滤除噪声；(3)无噪声的数字信号进入插值器，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于基波频率预测的时变信号谐波分析方法，其特征在于，所述方法步骤如下：(1)模拟信号通过ADC模数转换器转换为数字信号；(2)数字信号通过输入滤波器滤除噪声；(3)无噪声的数字信号进入插值器，以保证每个周期内的固定插值数；(4)经过插值器的信号进入半带FIR滤波器级联；(5)信号输入余弦滚降窗以防止信号能量分散到旁瓣；(6)输出的离散信号一路进入PID控制器进行频率估计；另一路作为原始数据进行傅里叶变换；(7)进入频率控制器的离散信号经由直流偏置补偿后进行正交调制，转化为直流频率信号，经过滑动平均滤波器后由PID控制输出控制信号，该控制信号用以控制步骤(3)插值器的间隔，保证一个基波周...

【技术特征摘要】
1.一种基于基波频率预测的时变信号谐波分析方法，其特征在于，所述方法步骤如下：(1)模拟信号通过ADC模数转换器转换为数字信号；(2)数字信号通过输入滤波器滤除噪声；(3)无噪声的数字信号进入插值器，以保证每个周期内的固定插值数；(4)经过插值器的信号进入半带FIR滤波器级联；(5)信号输入余弦滚降窗以防止信号能量分散到旁瓣；(6)输出的离散信号一路进入PID控制器进行频率估计；另一路作为原始数据进行傅里叶变换；(7)进入频率控制器的离散信号经由直流偏置补偿后进行正交调制，转化为直流频率信号，经过滑动平均滤波器后由PID控制输出控制信号，该控制信号用以控制步骤(3)插值器的间隔，保证一个基波周期的固定插值数，形成闭环控制；(8)在频率控制器中为减少波纹信号的影响，在滑动平均滤波器后增加使用半带低通FIR滤波器的级联以减少比例控制器对于纹波控制信号的敏感性；(9)进入FFT变换模块的离散信号经过傅里叶变换后输出所需要的结果。2.一种基于基波频率预测的时变信号谐波分析系统，其特征在于，所述系统包括输入滤波器、插值器、滤波器级联、余弦滚降窗模块、快速FFT变换模块和频率控制器；所述频率控制器包括PID控制器和滑动平均滤波器；模拟信号通过ADC模数转换器转换为数字信号，数字信号通过输入滤波器滤除噪声；无噪声的数字信号进入插值器；经过插值器的信号进入滤波器级联；信号输入余弦滚降窗模块；余弦滚降窗模块输出的离散信号一路进入PID控制器进行频率估计，另一路作为原始数据进行FFT变换；进入频率控制器的离散信号经...

【专利技术属性】
技术研发人员：何昊，黄杨琪，曾伟，
申请(专利权)人：国网江西省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，南昌科晨电力试验研究有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36