间谐波检测与去噪算法研究

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随着近年来工业电气化水平的提高和人们对电能依赖程度的增强,电网中非线性负荷所占比重日益增多,尤其是各种新能源(风电和光伏发电等)、冲击性负荷(高铁等)和电动汽车的快速发展,使得电网中谐波、间谐波成分急剧增加,进而带来诸多电能质量问题。我国目前又正值智能电网技术发展的重要阶段,治理间谐波污染问题刻不容缓。研究间谐波检测算法提高数据精度,是解决此类问题的重要基础与关键。考虑到实际工作环境中的电网信号常常会受到外界噪声干扰,使得有效信号在检测环节中难以辨识,从而不同程度地污染电能质量数据。本文将图像去噪领域中的小波阈值去噪算法应用在检测算法之前,通过认真分析小波分解、去噪、重构环节的原理步骤,重点对阈值的选取方法和阈值函数的构造进行了改进,在详细理论分析和仿真软件验证的基础上,证明改进的小波阈值去噪算法能够适应并满足电网信号的去噪需求。由于间谐波成分具有随机时变特性,可能与电网基频无法时刻保持同步,利用传统快速傅立叶变换进行检测时往往会出现频谱泄漏和栅栏效应。本文针对此类现象,考虑利用加窗插值算法进行改进,其在无噪声干扰的条件下能准确修正误差、提高检测精度。通过对比几种常见的窗函数与插值修正公式,并利用MATLAB仿真软件比较检测数据,选出精度高、运算量小的四项三阶Nuttall窗作为最优间谐波检测算法,其可以在去噪算法的基础上对稳态间谐波分量进行精确快速的检测。在关于间谐波的检测与抑制的应用中,利用APF消除电网中间谐波含量的相关研究较少,本文设想在并联型APF的谐波补偿基础上,添加上述改进的间谐波检测算法方案,使其同样适用于间谐波环境。具体实验环节通过设计搭建以DSP处理器为核心的硬件实验平台,详细介绍了各个电路模块的设计原理,实现对间谐波含量的检测与计算,成为电网中间谐波问题的有效解决途径。
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