改进加窗双插值法谐波检测与混合型有源滤波器仿真研究

在研究电力系统谐波问题中,混合型有源滤波器被公认为是电网谐波污染综合治理的有效手段及主要研究方向,而谐波的准确测量为谐波补偿与抑制提供了重要的科学依据,是混合型有源滤波器研究的关键环节。其中,快速傅里叶变换(FFT)的谐波分析法因易于实现而应用广泛。然而,直接采用FFT在非同步采样情况下进行谐波分析时,检测出的谐波参数在准确度方面会受到频谱泄漏和栅栏效应的影响,而表现得较差。因此研究新型窗函数与改进FFT谐波检测方法,并将其在混合型有源滤波器中实现,具有重大的理论和现实意义。 论文以三相混合型有源电力滤波器为研究对象。首先,介绍了谐波的定义、产生原理、谐波检测的方法以及混合型有源电力滤波器的研究现状和发展趋势。继而对比分析了影响FFT谐波分析准确度的因素,研究其导致的问题及解决方法,再罗列出几种常用窗函数,通过研究窗函数时频域属性,提出窗函数在改进FFT分析方法中的选择原则。 其次,建立了基于Triang自卷积窗和Hanning自卷积窗的改进谐波检测方法。自卷积窗通过窗函数进行时域自卷积运算获得,随卷积次数的增加,其频谱泄漏抑制能力也迅速增强。文中还应用MATLAB软件对两种自卷积窗和几种常用进行了仿真比较,证明了自卷积窗性能比之常用窗幅频特性较好。而基于自卷积窗的插值检测算法是通过两个谱线的比值计算,得到离散频谱偏差插值多项式以及谐波参数,其中由于计算量的增加,采用基于最小二乘多项式拟合方法来拟合插值多项式。 最后,通过Matlab/Simulink仿真软件对混合型有源电力滤波器系统的各环节进行了建模和仿真。仿真结果表明,对于严重失真的电力系统电流波形,使用加自卷积窗的插值检测谐波分析法后,能准确的检测出系统谐波分量,能指导混合型有源滤波器对谐波进行有效的补偿,谐波治理效果良好,验证了文中所研究的HAPF的有效性和进步性。