谐波算法研究与谐波分析仪研发.docx

摘要：随着国家对智能电网的大力建设，谐波作为影响电能质量的一个重要因素受到有关部门的高度重视。

本文介绍了谐波的危害和谐波测量常用的方法，对以DFT为原理的谐波和间谐波测量方法进行了研究。阐述了基本的测量原理以及频谱泄漏和栅栏效应产生的原因，讨论了同步采样和非同步采样。

“加窗”处理是解决频谱泄漏问题的常用方法，本文通过对矩形窗、汉宁窗、自卷积窗等窗函数的仿真实验分析了各个窗的性能，重点研究了自卷积窗。通过对信号进行加窗仿真，比较了上述几种窗的加窗效果和相位敏感性，得到了一些对谐波分析有用的结论。

最后，本文根据已有的理论设计开发了一套谐波分析仪，该分析仪采用AD73360+DSP结构，其中DSP选择TI公司的TMS320F2812，硬件结构还包括存储模块，显示模块等。本文介绍了程序处理流程。经过福禄克公司的Fluke6100A并对装置进行了测试，测试结果表明，该分析仪符合IEC规定的A级仪表的标准。

关键字：频谱泄漏、栅栏效应、谐波、间谐波、加窗FFT

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1 电力系统谐波-1

1.2 谐波测量方法-1

1.3 本文的主要内容以及组织结构-2

第二章  基于DFT的谐波测量-4

2.1 引言-4

2.2 DFT原理及其快速算法FFT-4

2.3 频谱泄漏与栅栏效应-6

2.4 同步采样和非同步采样-8

2.4.1 同步采样-8

2.4.2 非同步采样[10-12]-8

第三章  加窗算法研究-10

3.1 引言-10

3.2 各种窗函数分析-10

3.2.1 矩形窗[13]-10

3.2.2 Hanning窗-13

3.2.3 三角窗-15

3.2.4 组合余弦窗-16

3.3 卷积窗-19

3.3.1 矩形自卷积窗-19

3.3.2 Hanning自卷积窗-20

3.3.4 总结-25

3.4 窗函数的相位敏感性仿真研究-25

3.4.1 常见窗的相位敏感性仿真研究-26

3.4.2 自卷积窗的相位敏感性仿真研究-30

3.4.3 总结-33

第四章  基于DSP的谐波分析仪-34

4.1 谐波分析仪概述-34

4.2 谐波分析仪硬件部分-35

4.2.1 硬件结构图-35

4.2.2 TMS320F2812芯片[30-36]-35

4.2.3 AD73360芯片[37-40]-36

4.2.4 同步环节的实现-36

4.3 谐波分析仪的软件部分-36

4.3.1 软件流程图-37

4.4 测试结果-38

第五章  总结与展望-42

致  谢-43

参考文献-44