基于Matlab的非平稳谐波检测方法仿真研究.pdfVIP

化工自动化及仪表，2011，38(1)：69—71 检测与仪表 ControlandInstrumentsinChemical Industry 基于Matlab的非平稳谐波检测方法仿真研究 刘争艳，郑恩让，马令坤 (陕西科技大学电气与信息工程学院，西安710021) 摘要： 针对传统的傅里叶变换对于检测非平稳谐波存在的缺陷，分析了两种非平稳谐波检测方法：短时傅 里叶变换和小波变换。首先介绍了短时傅里叶变换和小波变换谐波检测方法的基本原理，然后通过Matlab使用 上述两种方法对非平稳谐波模型进行了仿真。理论分析和仿真结果表明，两种方法均可以达到检测非平稳谐波 的目的，但又各有优缺点。 关键词：傅里叶变换；非平稳谐波检测；短时傅里叶变换；小波变换 中图分类号：TM744文献标识码：A文章编号：1000-3932(2011)014)069423 1 引 言 提出了短时傅里叶变换旧1。短时傅里叶变换是研究 近年来，随着电力电子技术的发展，大量的电力 非平稳信号使用广泛的一种方法。它的基本思想是 电子器件和非线性元件在电网中投入使用，使电网 用一个随时间滑动的分析窗对非平稳信号进行加窗 中产生了大鼍的高次谐波，电网波形畸变日趋严重， 截断，将非平稳信号分解成一系列近似平稳的短时 给电力系统带来了很大的“电网污染”。因此，对谐 信号，然后用傅里叶变换分析各短时平稳信号的频 波问题的研究具有十分重要的意义。而关于谐波的 谱。 问题涉及多个方面，其中谐波检测是谐波问题的一 设分析窗为埘(f)，非平稳信号并(t)的短时傅 个蕈要分支，也是解决其他谐波问题的重要前提。 里叶变换定义为： 理论和实践证明，谐波检测的精度和动态响应速度 (1) SrFr(z，埘)=J[z(r)·’(r—f)e。”d7- J一∞ 与检测方法密切相关。 设分析窗的带宽为△∞，加窗截断相当于提取信 目前，在电力系统稳态谐波检测中大多采用傅 里叶变换及其改进算法，它可以准确地检测出平稳 号茗(f)在时间范围[￡一iAt，￡+譬]和频率范围[m一 二 二 波形中各次谐波的幅值和相位，精度较高。然而电 竽，∞+竽]之间的信息。随着分析窗在时间和频 力系统中的谐波信号更多地是非平稳谐波信号，传 二 二 统的傅里叶变换总是假设信号是周期性的，因此，使 率方向的移动，就可以检测出谐波信号的所有信 用傅里叶变换对非平稳信号进行检测可能使结果不 息i引。 正确。而且，傅里叶变换存在着时频局部化的矛 由于需要处理的是离散信号，因此需要对非平 盾¨1，即对信号的表征要么完全在时域，要么完全在 稳信号进行离散化，离散ST盯变换为： 频域，它不能揭示某种频率分量出现在什么时候以 i 及该频率随时间变化的情况。所以对于非平稳谐波 N一1：n=一∞一十∞) (2) 的检测必须采取其他方法。