电网超谐波自适应变分辨率时频分析理论与快速检测方法
批准号:
52077067
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
滕召胜
依托单位:
学科分类:
电力系统与综合能源
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
滕召胜
中文摘要
超谐波是伴随IGBT等电力电子器件大量应用而产生的2kHz-150kHz新型扰动,危害日盛,但现有分析检测方法的准确性、快速性不能兼顾,工程应用受阻。本项目提出一种自适应变分辨率时频分析新算法,创立超谐波时频参数快速检测方法,研究包括:①依据超谐波特征,构建时频聚集性能优良的新型自适应优化窗;②深化并突破线性时频分析算法从FFT、STFT、WT、ST到K-S分解的递进路线,创建覆盖谐波与超谐波频率范围的自适应变分辨率时频分析新算法,突破逆变换对窗函数无穷积分要求为1的桎梏;③建立窗函数优化、自适应抽样、干扰滤除与非特征信息剔除机制,大幅简化计算量,形成稳健的自适应变分辨率时频分析快速算法;④构建超谐波检测实验平台,测试验证理论成果的正确性。自适应变分辨率时频分析快速算法具有简洁、准确、易于DSP实现和工程应用等突出优点,有望形成复杂、宽频信号时频分析与快速检测应用的重要突破,应用前景广阔。
英文摘要
Superharmonic is a new type of disturbance with frequency from 2kHz to 150kHz, which is produced with the application of a large number of electronic devices, such as IGBT. The damage it caused is getting worse. However, the accuracy and rapidity of the existing detection methods can not be well balanced, which hinders their engineering applications. In this project, a new adaptive resolution time-frequency analysis algorithm is proposed to create a fast detection method for superharmonic time-frequency parameters. Specifically, i) a new adaptive optimized window function with excellent time-frequency concentration performance is constructed based on the features of superharmonic; ii) deepening and breaking through the progressive route of linear time-frequency analysis algorithms from FFT, STFT, WT, ST to K-S decomposition. Creating a new adaptive resolution time-frequency analysis algorithm covering the frequency range of harmonics and superharmonics. Breaking through the requirement that the infinite integral area of the window function is 1 in inverse transformation; iii) establishing the mechanisms of window function optimization, adaptive sampling, interference filtering and non-characteristic information culling. Reducing the computation cost greatly and forming the stable adaptive resolution time-frequency analysis algorithm; iv) constructing an experimental platform for superharmonic detection to test and verify the correctness of the theoretical results. Adaptive resolution time-frequency analysis fast algorithm has the outstanding advantages of simplicity, accuracy, easy DSP implementation and engineering application, which is expected to form an important breakthrough in complex, broadband signal time-frequency analysis and fast detection applications, and has a broad application prospect.
随着电力电子技术的高速发展,IGBT等电力电子器件大量应用于电气设备,其开关频率达几k、几百kHz甚至更高,产生的新型电能质量扰动异“军”突起,超谐波是伴随IGBT等电力电子器件大量应用而产生的2kHz-150kHz新型扰动,危害日盛,但已有分析检测方法的准确性、快速性不能兼顾,工程应用受阻。本项目提出并建立了一种自适应变分辨率时频分析新算法——K-S变换,创立了超谐波时频参数快速检测方法,研究内容包括:(1)依据电网超谐波信号特征,基于Kaiser窗函数构建了时频聚集性能优良的新型自适应优化窗函数;(2)深化并突破了线性时频分析算法从快速傅里叶变换(FFT)、短时傅里叶变换(STFT)、小波变换(WT)、S变换(ST)到本项目团队前期创立的K-S分解的递进路线,成功突破了线性时频变换的逆变换对窗函数无穷积分要求为常数的桎梏,创建了K-S变换这一覆盖电网谐波与超谐波频率范围的自适应变分辨率时频分析新算法;(3)通过建立窗函数优化方法、自适应抽样机制、干扰滤除与非特征信息剔除方法等有效手段,大幅简化了K-S算法的计算量,形成了稳健的自适应变分辨率时频分析快速算法——K-S变换快速算法;(4)构建了“基于高性能DSP的超谐波时快速检测实验平台”和“基于PC的K-S变换测试实验平台”,仿真实验和超谐波信号测试实验验证了本项目理论成果的正确性。自适应变分辨率时频分析快速算法具有简洁、准确、易于DSP移植和工程应用等突出优点,实现了复杂、宽频信号时频分析与快速检测应用的重要突破,电网超谐波时频特征参数的快速、准确检测,可以为超谐波检测相关标准改进提供科学手段,为仪器厂家、电能质量研发工作者提供统一、可行的测量尺度,为深入研究和治理电网超谐波提供技术支撑,为畸变负荷监测与电能科学计量、超谐波源定位与治理等提供可靠依据。本项目研究成果在生物医学检测、振动信号分析、噪声测量、故障诊断、模式识别等领域,同样具有广阔应用前景。
快速K-S变换理论与谐波时频参数自适应分析关键技术研究
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批准号:51377049
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2013
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负责人:滕召胜
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依托单位:
改进FFT动态信号分析方法及在电力谐波检测中的应用
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批准号:60872128
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项目类别:面上项目
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资助金额:31.0万元
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批准年份:2008
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负责人:滕召胜
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依托单位:
国内基金
海外基金