[发明专利]一种基于复合迭代算法的谐波参数高精度估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对平稳周期信号的谐波参数估计方法，具体指一种基于复合迭代算法的谐波参数高精度估计方法，本方法用于估计谐波幅值、相位和频率参数，属于电网信号谐波分析技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的发展以及工业生产的扩大，电力系统中非线性负荷不断增加。非线性负荷在带来巨大经济效益的同时也向电网中注入了大量的高次谐波，加大了电网中高次谐波的含量，加剧了电信号的畸变程度。因此对非正弦信号进行谐波分析对电能计量以及电能质量分析与治理具有重大的研究意义和实用价值。

快速傅里叶变换（FFT）是电力系统中进行谐波分析最常用的方法，但其存在频谱泄漏和栅栏效应，影响了谐波分析的精度，加窗插值算法在一定程度上能解决这些问题。单峰插值和双峰插值算法分别利用单根谱线和两根谱线信息对谐波参数进行估计，但这两种算法均忽略或部分忽略了长程谱泄露，因此利用幅值最大谱线及其左右两根次大谱线的线性组合模型构造的三峰插值算法能进一步提高谐波幅值参数的估计精度。

虽然三峰插值算法对谐波幅值估计具有较高精度，但该方法却只采用最大谱线的相位信息对谐波相位进行估计，精度不高。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于复合迭代算法的谐波参数高精度估计方法，本方法可以大大提高电网信号的频率、幅值和相位的计算精度。

本发明实现上述目的的技术解决方案如下：

一种基于复合迭代算法的谐波参数高精度估计方法，首先利用三峰插值算法直接计算谐波幅值，同时计算谐波相位作为复合迭代的相位初值；再将相位初值传递到相位差校正算法中，利用相位差校正算法计算获得频率偏差量，再与谱泄漏对消算法相结合，获得第一次迭代计算的相位值；如此反复在相位差校正算法和谱泄漏对消算法中进行循环迭代，直到最终获得满足误差限要求的相位迭代结果。

利用三峰插值算法计算谐波幅值步骤如下：

1.1）将待分析信号x(t)加hanning窗，采样N+L个点（取L=N/4），前N个点构成序列1，x_W1(n)；后N个点构成序列2，x_W2(n)；分别对两个序列作FFT运算；

1.2）确定两个序列中各谐波频率下峰值谱线i_l和两个次大谱线位置i_l+1，i_l-1，并获得其对应谱线的幅值X_W1(i_l-1)，X_W1(i_l)，X_W1(i_l+1)；X_W2(i_l-1)，X_W2(i_l)，X_W2(i_l+1)以及相角arg[X_W1(i_l-1)]，arg[X_W1(i_l)]，arg[X_W1(i_l+1)]；arg[X_W2(i_l-1)]，arg[X_W2(i_l)]，arg[X_W2(i_l+1)]；

1.3）令y₁=X_W1(i_l-1)，y₂=X_W1(i_l)，y₃=X_W1(i_l+1)，并由计算β_l；

1.4）将β_l代入下式计算谐波频率偏差δ_l；