专利名称：一种结合fft与非线性最小二乘的谐波分析算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种针对平稳周期信号的高精度谐波分析方法，包括用于初步估计谐波參数的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)方法和用于计算谐波參数的非线性最小ニ乘算法。本发明属于电网信号的谐波分析领域。
背景技术：
电カ电子等非线性设备在电力系统中的广泛应用，谐波和间谐波日益增多，严重影响了电力系统的安全运行，分析谐波和间谐波对电カ系统有重要意义。目前的谐波分析主要通过对电网信号采样和数字化处理实现的，考虑到电网频率波动等造成了非同步采样，直接进行频谱分析会因为频谱的泄漏而严重影响计算精度，对非整数次谐波检测效果更差。改进的加窗插值类FFT方法可减少频率泄漏和栅栏效应，但从本质上都是非參数化方法，均不需要信号特征方面信息，因而其分辨率受限于截断信号的长度，造成了理论上有限的分辨能力。參数化谐波分析方法，如最小二乗法，可以解决前述分辨率依赖于信号长度的瓶颈问题，但它又受限于所建模型的合理性。因而需要结合FFT方法和最小二乗法，应用前者初步估算信号的谐波參数，给出频率、幅值和相位的初始估值，并基于前述參数建立信号模型，再应用最小二乗法求取最終的模型參数，给出谐波分析結果。同时由于基于FFT的谐波模型为非线性模型，而传统的最小二乗法仅能求解线性问题，即只能求取幅值參数。因而，又提出了求取模型參数(幅值、频率和相位)的非线性最小ニ乘算法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种结合FFT和非线性最小ニ乘的谐波分析方法，包括提出用于初步估计谐波參数的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)方法和用于计算谐波參数的非线性最小ニ乘算法，实现电网信号的频率、幅值和相位的准确计算；为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是按以顺序步骤进行(I)、提出了应用FFT计算谐波初始參数来建立谐波模型的方法I)选取待分析的采样信号序列，对其进行FFT运算，但受限于信号的长度以及截断的非整周期问题，必将造成FFT的频谱泄漏和栅栏效应，给出精度较低的谐波參数(频率、幅值和相位)信息；2)通过第一步骤I)，基于初步的谐波信息建立谐波的參数模型，再取模型如下
权利要求
1.一种结合FFT与非线性最小二乘的谐波分析算法，其特征在于该方法按以下顺序步骤进行 (1)、提出了应用FFT计算谐波初始参数和建立谐波模型的方法 1)选取待分析的采样信号序列，对其进行FFT运算，但受限于信号的长度以及截断的非整周期问题，必将造成FFT的频谱泄漏和栅栏效应，给出精度较低的谐波参数(频率、幅值和相位)信息； 2)通过第一步骤I)，基于初步的谐波信息建立谐波的参数模型，再取模型如下
全文摘要
一种结合FFT与非线性最小二乘的谐波分析算法。适用于电网谐波分析领域。可实现电网信号的频率、幅值和相位的准确计算。本发明的技术方案是(1)提出了应用FFT计算谐波初始参数和建立谐波模型的方法；(2)提出了求解谐波模型参数的非线性最小二乘方法。该发明的优点是克服了非参数化谐波分析中数据长度对分辨率的影响，提高了频率分辨率；FFT给出模型的结构和初始参数，既解决了最小二乘法的参数建模问题，也给出了参数的初值；而且合适的初值选取使得迭代算法对初值的敏感度降低和大幅减少迭代步数，提高了计算效率；非线性最小二乘算法的参数计算精度远高于加Hanning窗插值法。
文档编号G01R23/16GK102636693SQ20121013701
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者付志红, 侯兴哲, 张淮清, 张谦, 李春燕 申请人:重庆大学