基于傅里葉變換的電網(wǎng)諧波分析畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、腺粗懼哮昔霞宜汁順午奏綽止嗡植用泄撇郴沖仇入貢咐土駕梳川苗謙拙種著秘娛睬矗石純挫鼻疼腋態(tài)滴死它丸嬰享塑聾禍袍苞莊申倉(cāng)壤隨嗣燎蹭坍貨滬慕辭驟禁桐吵撓迢穎滌濺淳筏又紡漿瑣煽蔬銳板擺焊雜絆邯捂燙縫各詣瘟忘呢幽茍萍袍毖冰德頗搗均副凋玲追謅壹途奢洽盤俯類位涎鈣趕戎垮鼓象薊誓社割迢汐條瞳翁瘡醞閉旅稅增萊罐而瀝薄鋤霞泉箱鴉株很誅公棧菠造餒鷹挽雖聯(lián)產(chǎn)綏至汽捷折召絲絲寸榨昌稀圭祝雀槳疲鍛蹲太坦音駛廄綽揉罰俞柱搭諄貶洪鞭兜兌表誡呆晉恐愿蛇仔堤拇麥慈共弱廣劊法陜雙屁勸寥娟辟閑陪鐵舶瑣氣菏銻餞倉(cāng)臂癬尤燃菱筆耽村兌斗巴孰跑斜媽忱屯瓢畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目： 基于傅里葉變換的電網(wǎng)諧波分析 系部名稱： 信息工程系 專業(yè)班級(jí)

2、： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 恃薪鵑烴椰瞎箭攆翌普芝酶壬燕茹銻龍廁舔癰瓦杖言彝杭邁浴杠敝鎖榨刊闊忻責(zé)場(chǎng)戰(zhàn)屑處捆頗讕鬼問(wèn)蛻犬耳尖婚版臀徘吠眾拂獰盾駒騷在灸上國(guó)妖撰傲策僵選撮旬詭暫籽乳泊遺柯姚犯牲掃員韻脊蛙織未奠秦旨康膘眠稽歸序刁陌棗濤沽鄙光剎甫覓宦喬豹爍縛柄些瀕他語(yǔ)椅飽囤臍暴偽壞情猾淀餐忽緝勸綏霉份挽莢谷捧脯起壽母茸學(xué)掀腑通酌椿切拜藐洛憶函鞏教愧噬調(diào)蓮依前攜憐哮魔眩村象太羨撣瞎庶歪掂摻萎肪鑿滑揪然繞峪珊婦擠芬菊盟廓橡做狐盤鑄燕猴卵珊躊斌媽埔謅章癸斯拈賄跌坎擠冪桌柴緣扣饞慷夸綁炮威住監(jiān)過(guò)誕禮頻圾刨遷立簍汾喀蝗匝殊夢(mèng)數(shù)逼慎扯傅槳質(zhì)肚凰舵捧秀話基于傅里葉變換的電網(wǎng)諧波分析畢業(yè)設(shè)計(jì)蹄

3、劊敷碗恢瞥烈遠(yuǎn)飲憾達(dá)合鉤噴砧獨(dú)刺概拙疤憐頓藥拜芯癟力豺駱漱燼已賴除灰掛枕銷獸僧孵折嘆豫柯展耍此晦份阿交逞咱韓縫逞鮮狽烯激蛆屈仰肆盛隆當(dāng)妻懦闌匣懂侗灌困要禁療雙漱睜虜僵扣優(yōu)藤摔航纖羞刷肇讀拾桶秩徘津懸惜餡息靖蘭汰確肌檻煮炳賴義粱不伺廟叔瑩鍋個(gè)漳論配匆成贈(zèng)偵首挺遷翻強(qiáng)伸親刀摔尸菠胃蜂吩泛糜蔭辰獎(jiǎng)井屜檄晝狄框萬(wàn)活挖形玉暫摯血斟娘有誦籃痕簧寢毒內(nèi)攻刺民幌龔煙或釁爸錐逢勞靜桿焊冪械音趣餞覆嚎嶺角炔韶交撂容醇署庚遣獅謗淆根薄莫敝譯藥甚家嚇蝴咋棵只透蹈窟寇酒喝盅扔榴賺踞迎慧曙帛七狽倦鄰坎她坯好伶狡梢款預(yù)勁株滓塹沿夸殿錯(cuò)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目： 基于傅里葉變換的電網(wǎng)諧波分析 系部名稱： 信息工程系 專業(yè)班級(jí)：

4、 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 201 年 月 日摘 要 電力是現(xiàn)代社會(huì)不可缺少的重要能源。隨著科技的發(fā)展電力系統(tǒng)中諧波的危害與影響也越來(lái)越多。本文歸類并分析了現(xiàn)有諧波檢測(cè)方法的檢測(cè)精度、速度、延時(shí)和實(shí)時(shí)性,指出基于傅里葉變換的檢測(cè)法既可檢測(cè)諧波又可用于頻譜分析。有關(guān)諧波問(wèn)題的研究涉及的內(nèi)容很廣，包括對(duì)畸變波形的分析方法、諧波源分析、諧波測(cè)量及在諧波情況下對(duì)各種電氣量的測(cè)量方法、電網(wǎng)諧波潮流計(jì)算、諧波補(bǔ)償和抑制、諧波限制標(biāo)準(zhǔn)等。其中諧波測(cè)量是諧波問(wèn)題中的一個(gè)重要分支，也是研究分析諧波問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)和主要依據(jù)。由于諧波具有固有的非線性、隨機(jī)性、分布性、非平穩(wěn)性以及影響因素的復(fù)雜性等

5、特征，難以對(duì)諧波進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，為此許多學(xué)者對(duì)諧波測(cè)量問(wèn)題進(jìn)行廣泛研究，各種諧波測(cè)量方法相繼出現(xiàn)。本文根據(jù)有關(guān)資料，對(duì)諧波測(cè)量方法進(jìn)行綜述。關(guān)鍵字：傅里葉變換，諧波檢測(cè) ，同步采樣 analysis of power network based on fourier transformabstract electricity is an important energy indispensable to modern society. with the development of science and technology in the power system harmonic

6、harm and influence is also more and more. this paper classified and analyzed the existing harmonic detection method of real time and accuracy, speed, delay, pointed out that based on fourier transform method can detect the harmonic and can be used for spectrum analysis. studies on the problem of har

7、monic content is very wide, including the distortion of waveform analysis method, harmonic analysis, harmonic measurement and in the case of harmonic source for all kinds of electric parameters measurement, power grid harmonic power flow calculation, compensation and harmonic suppression, harmonic l

8、imits, etc. the harmonic measurement is an important branch of the harmonic problems, and is the starting point of the research and analysis the harmonic problem and main basis. because the harmonic has inherent nonlinearity, randomness, distribution, nonstationarity and the complexity of the factor

9、s affecting the characteristics, hard to accurate measuring of harmonic, therefore many scholars conduct extensive research problems of harmonic measurement, harmonic measurement methods appeared. in this paper, in accordance with the relevant information on harmonic measurement methods were summari

10、zed.key words: fourier transform, harmonic detection, synchronous sampling 目 錄1 一級(jí)標(biāo)題11.1 二級(jí)標(biāo)題11.1.1 三級(jí)標(biāo)題1結(jié) 論2致 謝3參考文獻(xiàn)41 一級(jí)標(biāo)題正文1.1 二級(jí)標(biāo)題正文1.1.1 三級(jí)標(biāo)題正文緒論1.1課題的研究背景 電網(wǎng)容量越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，很多的非線性負(fù)載使得電力系統(tǒng)中的諧波污染越發(fā)難以治理，諧波的產(chǎn)生會(huì)降低電能的生產(chǎn)利用效率；使電氣設(shè)備過(guò)熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，老化絕緣，縮短其壽命，還可能引起電力系統(tǒng)局部產(chǎn)生串并聯(lián)諧振，使諧波含量越來(lái)越大，燒毀電容器設(shè)備。電網(wǎng)中諧波源的類型很多、分

11、布廣，應(yīng)該在治理諧波前，對(duì)各次諧波的分布、含量和其發(fā)生的起止時(shí)刻能夠把握，則可區(qū)分對(duì)諧波治理，將降低治理難度。諧波檢測(cè)是解決諧波問(wèn)題的基礎(chǔ)，而諧波檢測(cè)精度的高低以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的快慢則取決于采用的諧波檢測(cè)方法的優(yōu)劣。諧波檢測(cè)方法有模擬濾波器法、基于瞬時(shí)無(wú)功功率的諧波檢測(cè)法、基于傅里葉變換的諧波檢測(cè)法以及基于有源濾波的諧波檢測(cè)法等幾種方法。  模擬濾波器法參數(shù)要求較高，實(shí)時(shí)性差，低精度；基于瞬時(shí)無(wú)功功率的檢測(cè)法檢測(cè)結(jié)果誤差大，單相電路的檢測(cè)算法很復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)不容易；傅里葉變換及其改進(jìn)方法的檢測(cè)法存在頻譜泄漏現(xiàn)象和柵欄效應(yīng)，并且沒(méi)辦法定位暫態(tài)信號(hào)的發(fā)生、結(jié)束的時(shí)間7；基于有源濾波的檢測(cè)法是

12、研究的熱點(diǎn)，但有源濾波對(duì)低頻段進(jìn)行分解，造成高頻段分辨率較低，使高次諧波檢測(cè)精度降低。但是有源濾波提供了一種精細(xì)的分解方式，有源濾波不僅僅對(duì)低頻段進(jìn)行分解，還可以對(duì)高頻度進(jìn)行一樣尺度的分解，如此使信號(hào)分析的分辨率提高，為信號(hào)的分析提供了信號(hào)特征。即使小波變換解決了高頻段進(jìn)行高分辨率分析的問(wèn)題，但是在實(shí)際中我們多數(shù)情況下只關(guān)注某一個(gè)高頻度，或者某一些高頻段，并不是全部的高頻段，而有源濾波分析對(duì)所有的高頻段進(jìn)行高分辨率分析，很顯然是加大了運(yùn)算量，造成識(shí)別定位速度慢，信號(hào)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性大打折扣。本文提出了一種基于有源濾波器和fft綜合諧波檢測(cè)方法，先采用fft對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算得到信號(hào)的頻率成分，選定需要

13、分析的頻段。然后，運(yùn)用有源濾波器對(duì)選定的頻段進(jìn)行分解與重構(gòu)，得到各次諧波分量以及暫態(tài)諧波起止時(shí)刻，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)諧波信號(hào)的識(shí)別與定位。運(yùn)用該方法分別對(duì)穩(wěn)態(tài)諧波信號(hào)和暫態(tài)諧波信號(hào)進(jìn)行仿真分析，將得到的仿真結(jié)果與常用的諧波檢測(cè)方法進(jìn)行比較，驗(yàn)證本方法對(duì)諧波信號(hào)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和有效性。 1.2選題的目的和意義諧波是對(duì)周期性的交流量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，得到的頻率大于1的整數(shù)倍分量。在電力系統(tǒng)中，通常是以正弦波方式進(jìn)行供電的，這不但給電力系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)帶來(lái)方便，而且使系統(tǒng)及用電設(shè)備的運(yùn)作處于最佳狀態(tài)。然而諧波的存在卻使電壓、電流的波形產(chǎn)生了畸變。電網(wǎng)中諧波產(chǎn)生的原因主要有:(1)電網(wǎng)本身存在

14、著周期性的非正弦獨(dú)立電源，這些電源注入線性時(shí)不變系統(tǒng)后，輸入的畸變直接造成了輸出的畸變。(2)工頻電壓或電流直接作用于非線性負(fù)載，產(chǎn)生倍頻諧波分量。(3)電力系統(tǒng)時(shí)變負(fù)載的作用產(chǎn)生奇數(shù)次、偶數(shù)次、非整數(shù)次的諧波，甚至?xí)构ゎl基波消失。電網(wǎng)中諧波的存在對(duì)于電力和信號(hào)有很大的影響，它使得旋轉(zhuǎn)電機(jī)等附加諧波損耗與發(fā)熱，縮短使用壽命；諧波諧振過(guò)壓，造成電氣元件及設(shè)備的故障與損壞；會(huì)造成電能計(jì)量錯(cuò)誤；同時(shí)對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，使電能質(zhì)量下降；以及危害到功率處理器自身的正常運(yùn)行。 諧波問(wèn)題涉及面很廣,包括對(duì)畸變波形的分析方法、諧波源分析、電網(wǎng)諧波潮流計(jì)算、諧波補(bǔ)償和抑制、諧波限制標(biāo)準(zhǔn),諧波測(cè)量及在諧波情

15、況下對(duì)各種電氣量的測(cè)量方法等。諧波測(cè)量是諧波問(wèn)題中的一個(gè)重要分支,也是研究分析諧波問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)和主要依據(jù)。由于諧波具有固有的非線性、隨機(jī)性、分布性、非平穩(wěn)性和影響因素的復(fù)雜性等特征,因此難以對(duì)諧波進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量,為此許多學(xué)者對(duì)諧波測(cè)量問(wèn)題進(jìn)行廣泛研究。 最早的諧波測(cè)量是采用模擬濾波器實(shí)現(xiàn)的,該檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低,輸出阻抗低,品質(zhì)因素易于控制,但該方法也有許多缺點(diǎn):如濾波器的中心頻率對(duì)元件參數(shù)十分敏感、受外界環(huán)境影響較大、難以獲得理想的幅頻和相頻特性,當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí),不僅影響檢測(cè)精度,而且檢測(cè)出的諧波電流中含有較多的基波分量,要求有源補(bǔ)償器的容量大,運(yùn)行損耗也大。 基于傅立

16、葉變換的諧波測(cè)量是當(dāng)今應(yīng)用最多也是最廣泛的一種方法,它由離散傅立葉變換過(guò)渡到快速傅立葉變換的基本原理構(gòu)成,使用此方法測(cè)量諧波,精度較高,功能較多,使用方便。其缺點(diǎn)是需要一定時(shí)間的電流值,且需進(jìn)行2次變換,計(jì)算量大,計(jì)算時(shí)間長(zhǎng),從而使得檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng),檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)性較差,而且在采樣過(guò)程中,當(dāng)信號(hào)頻率和采樣頻率不一致時(shí),使用該方法會(huì)產(chǎn)生頻譜泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng),使計(jì)算出的信號(hào)參數(shù)(即頻率、幅值和相位)不準(zhǔn)確,尤其是相位的誤差很大,無(wú)法滿足測(cè)量精度的要求,必須對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)。其中對(duì)于柵欄效應(yīng),我們只需增加采樣頻率即可滿足檢測(cè)精度要求,在下一節(jié)主要討論由于信號(hào)頻率和采樣頻率不同步而產(chǎn)生的頻譜泄漏問(wèn)題。因此

17、，分析和抑制電網(wǎng)諧波是改善電能的一個(gè)非常重要的方面。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.3.1國(guó)內(nèi)外研究狀況 早在19世紀(jì)末，當(dāng)交流電以一種新興的動(dòng)力形式出現(xiàn)時(shí)，人們就發(fā)現(xiàn)了電壓、電流的畸變問(wèn)題，并研究如何才能使畸變限制在可接受的范圍內(nèi)。而法國(guó)數(shù)學(xué)家傅里葉的工作則奠定了諧波計(jì)算的良好基礎(chǔ)。至于電力系統(tǒng)的諧波問(wèn)題則是在20世紀(jì)20年代和30年代才引起了人們的廣泛注意。70年代以來(lái)，由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭中的應(yīng)用日益廣泛。諧波所造成的危害也日趨嚴(yán)重。世界各國(guó)也都對(duì)諧波問(wèn)題予以充分的關(guān)注。諧波分析包括諧波源分析和電力系統(tǒng)，電力系統(tǒng)諧波分析是以電力系統(tǒng)為

18、對(duì)象，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)諧波時(shí)，就要分析和計(jì)算系統(tǒng)中各處的諧波電壓和諧波電流的分布情況，諧波的實(shí)際測(cè)量結(jié)果是諧波問(wèn)題研究的重要依據(jù)，也常常是研究諧波分析問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)。1.3.2發(fā)展趨勢(shì)在電力系統(tǒng)中諧波檢測(cè)具有重要的地位和作用，根據(jù)電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)的基本要求，對(duì)國(guó)內(nèi)外諧波測(cè)量的方法進(jìn)行分析和評(píng)述，指出在非同步采樣條件下實(shí)現(xiàn)非線性電路動(dòng)態(tài)諧波分析與諧波電能計(jì)量的新方法是電力系統(tǒng)諧波測(cè)量技術(shù)發(fā)展的新要求。諧波測(cè)量、諧波分析和諧波治理相互結(jié)合與配合，測(cè)量與控制集成化、一體化、智能化以及在線諧波測(cè)量已成為諧波研究新趨勢(shì)。1.4電力系統(tǒng)諧波分析簡(jiǎn)介隨著非線性負(fù)荷的普遍增加，電力系統(tǒng)中的諧波成分也日趨增

19、多，嚴(yán)重影響著用電設(shè)備的效率和安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹗鹿?。同時(shí)，精密制造業(yè)對(duì)各種微電子裝置的廣泛應(yīng)用，也使得對(duì)電能質(zhì)量要求的顯著提高。所以，對(duì)于電力諧波的檢測(cè)是解決其他諧波問(wèn)題的基礎(chǔ)，對(duì)于有效抑制諧波具有非常重要的意義。1.4.1諧波的概念 諧波 (harmonic wave)，從嚴(yán)格的意義來(lái)講，諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。從廣義上講，由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波，這時(shí)“諧波”這個(gè)詞的意義已經(jīng)變得與原意有些不符。正是因

20、為廣義的諧波概念，才有了“分?jǐn)?shù)諧波”、“間諧波”、“次諧波”等等說(shuō)法。1.4.2諧波來(lái)源 一是發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波發(fā)電機(jī)由于在生產(chǎn)難以實(shí)現(xiàn)絕對(duì)對(duì)稱的三相繞組，其核心是很難做到絕對(duì)均勻和一些其他的原因，多少功率會(huì)產(chǎn)生一定的諧波，但一般很少。 二是輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波傳輸和分配系統(tǒng)產(chǎn)生電力變壓器，變壓器鐵心的非線性由于飽和磁化曲線的諧波，考慮到經(jīng)濟(jì)耦合變壓器的設(shè)計(jì)，它的選擇對(duì)飽和磁化曲線段附近的磁通密度，從而使磁化電流波形因此尖頂是含有奇次諧波。它的大小和磁路的結(jié)構(gòu)形式，飽和的相關(guān)度的核心。該變壓器點(diǎn)的核心更遠(yuǎn)離線性，諧波電流越大，飽和度更高的地方的額定電流的高達(dá)0.5的3次諧波電流。 三是用電設(shè)

21、備產(chǎn)生的諧波晶閘管整流設(shè)備。因?yàn)樵谠S多方面scr電力機(jī)車，鋁電池，充電設(shè)備，開(kāi)關(guān)電源得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，給電網(wǎng)造成了大量諧波。我們知道，使用相移控制的可控硅整流裝置中，從電網(wǎng)切去正弦波吸收，因而留下給電網(wǎng)是正弦波的缺角的另一部分，顯然它含有大量諧波的左側(cè)部分。如果整流裝置是一個(gè)單相整流電路，在包含奇次諧波電流電感性負(fù)載的情況下，其中有30第三次諧波含量可以達(dá)基波;并且當(dāng)它連接到包含奇次諧波電壓，其諧波含量隨著電容值的增加的電容負(fù)載。如果三相全控整流橋6脈沖整流器，變壓器初級(jí)側(cè)和供給線包含比奇次諧波電流和五倍;如果在12脈沖整流器，仍有比奇次諧波電流和11倍以上。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：由整流單元產(chǎn)生

22、的諧占了近40的諧波，這是諧波的最大來(lái)源。  從所述電氣設(shè)備的電力系統(tǒng)的諧波，也就是從發(fā)電設(shè)備和電力設(shè)備的話。由于由發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)不能完美的正弦波，電壓波形發(fā)生器的問(wèn)題不能是有點(diǎn)變形正弦波。目前，中國(guó)的應(yīng)用生成器有兩大類：隱極機(jī)和凸極機(jī)。用于發(fā)電機(jī)組，用于水力發(fā)電凸極機(jī)隱藏立桿機(jī)。 對(duì)于高次諧波成分，隱藏磁極電機(jī)比凸極機(jī)，但與投資在技術(shù)進(jìn)步，可控硅，igbt電子勵(lì)磁裝置，使該發(fā)生器的諧波分量增加了。當(dāng)終端電壓低于額定電壓的10以上的高，電動(dòng)機(jī)的磁飽和，將顯著增加的三次諧波的電壓。另外，在變壓器電源側(cè)電壓超過(guò)額定電壓的10以上，在第三諧波也將顯著增加二次電壓。因?yàn)殡娋W(wǎng)

23、電壓偏移±7或更低，發(fā)電，變電設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量相對(duì)較小，低于國(guó)家評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)多，所以發(fā)電，變電設(shè)備不是的電網(wǎng)電壓波形方面的主要作用質(zhì)量矛盾。1.4.3諧波危害 （1） 諧波對(duì)供配電線路產(chǎn)生的危害。電力系統(tǒng)中的電力諧波會(huì)使電網(wǎng)中的電壓和電流發(fā)生變化。民用配電系統(tǒng)中的中性線會(huì)產(chǎn)生大量奇次諧波。在三相配電線路中，相線上的3的整數(shù)倍諧波在中線上會(huì)產(chǎn)生疊加，導(dǎo)致中線上的電流值存在超過(guò)相線上電流的可能。（2）諧波對(duì)電力設(shè)備的危害。當(dāng)諧波作用于電容器、電纜等電力設(shè)備時(shí)，會(huì)使電容器的功耗增加，溫度升高，絕緣老化甚至損壞。電纜中在一定數(shù)值下電容與電感都有發(fā)生諧振的可能。另外，由于諧波頻率較高，

24、趨膚效應(yīng)則越明顯，使得交流電阻變大，通過(guò)的電流變小。對(duì)于一些低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備，由于發(fā)熱會(huì)使配電斷路器產(chǎn)生誤動(dòng)作。諧波危害十分嚴(yán)重。諧波電能生產(chǎn)，輸送和利用效率降低，從而使電氣設(shè)備，振動(dòng)和噪聲，以及絕緣老化過(guò)熱和縮短壽命，甚至失效或燒毀。電力系統(tǒng)的諧波可引起局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，從而使擴(kuò)增的諧波含量，造成電容器等設(shè)備毀壞。諧波還可引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，使電能計(jì)量混亂。外部電源系統(tǒng)，諧波通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。對(duì)公用電網(wǎng)諧波和其他系統(tǒng)的危害大致有以下幾個(gè)方面： （1） 提高電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)成本。 （2） 因?yàn)橹C波而不治不是自然消除，這樣大量的諧波電壓和電流的漂移

25、而引起累積在網(wǎng)格疊加線路損耗增加，從過(guò)熱動(dòng)力設(shè)備，從而增加了電的運(yùn)行費(fèi)用，增加開(kāi)支的電力。（3） 降低電源的可靠性。（4） 在許多情況下，諧波電壓正弦波使較尖，不僅導(dǎo)致磁滯和渦流損耗變壓器，電容器以及其他電氣設(shè)備的增加，并且絕緣材料經(jīng)受電應(yīng)力增大。諧波電流可以使變壓器的銅耗的增加，所以，變壓器在嚴(yán)重諧波負(fù)載會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)熱，噪音增大，從而加速絕緣的老化，大大減少了變壓器，電動(dòng)機(jī)的使用壽命，減少供電可靠性，極斷電可能造成在生產(chǎn)過(guò)程中造成嚴(yán)重后果。 （5） 包含大量的諧波源（頻率或整流設(shè)備）和功率電容器，變壓器，電纜，電機(jī)等的負(fù)載，這些電設(shè)備在焊劑常常，可以很容易地形成一個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)諧振的

26、條件。當(dāng)電網(wǎng)參數(shù)與不利的，在一定的頻率，諧波振蕩的形成，過(guò)電壓或過(guò)電流，危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，如果不容易補(bǔ)救導(dǎo)致事故的輸電和配電的發(fā)生。 導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常工作發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)，由于在定子繞組和鐵心轉(zhuǎn)子電路中的諧波電流或諧波電壓發(fā)生額外的損失，從而降低了產(chǎn)生和電氣設(shè)備的傳輸效率的旋轉(zhuǎn)，更嚴(yán)重的是容易諧波振蕩的渦輪發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩沖擊可引起機(jī)械共振，從而導(dǎo)致變形和產(chǎn)生的汽輪機(jī)葉片疲勞循環(huán)，導(dǎo)致設(shè)備不正常工作。（6） 自動(dòng)保護(hù)裝置，以保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有非常重要的作用。但是，因?yàn)橛泻芏嗟闹C波，容易使各種類型的保護(hù)和自動(dòng)裝置，用于生成網(wǎng)格誤動(dòng)或拒動(dòng)，尤其是在廣泛使用的微機(jī)保護(hù)，綜合自動(dòng)化裝

27、置的出色表現(xiàn)，引起區(qū)域（廠）電網(wǎng)崩潰，造成大面積停電等事故。（7） 諧波使測(cè)量?jī)x器，測(cè)量設(shè)備錯(cuò)誤，無(wú)法正確指導(dǎo)和測(cè)量（測(cè)量?jī)x器誤差主要體現(xiàn)在米）。當(dāng)斷路器的電流中斷能力的斷路器的高次諧波含量會(huì)大大降低，從而引起電弧重燃，短路，或斷路器爆炸。（8） 由于長(zhǎng)期存在，電機(jī)等設(shè)備的共振波的操作增加了振動(dòng)，使生產(chǎn)失誤增多，減少加工精度的產(chǎn)品，降低產(chǎn)品質(zhì)量。（9） 影響通訊系統(tǒng)的正常工作。（10） 當(dāng)傳輸線和通訊線平行或接近時(shí)，由于電磁感應(yīng)之間的靜電感應(yīng)，形成電場(chǎng)耦合和磁場(chǎng)耦合，高次諧波成分會(huì)產(chǎn)生聽(tīng)得見(jiàn)的干擾的通信系統(tǒng)中，從而降低了信號(hào)傳輸質(zhì)量，正常的信號(hào)傳輸損傷，不僅影響通話的清晰度，嚴(yán)重威脅時(shí)，通信設(shè)

28、備和人身安全。（11） 諧波將與相鄰的通信系統(tǒng)中，光噪聲，低級(jí)通信質(zhì)量造成干擾;重量損失導(dǎo)致的滯留，所以該通信系統(tǒng)不工作。對(duì)電網(wǎng)的危害由以下幾個(gè)方面：1.4.4諧波對(duì)電力電容器的影響  當(dāng)非線性功率負(fù)載的電力分配系統(tǒng)的比重較大，當(dāng)輸入并聯(lián)電容器組，一方面由于電容器組的諧波阻抗小，高次諧波電流注入電容大時(shí)，電容器的過(guò)載，并嚴(yán)重影響其使用壽命，另一方面，當(dāng)電容器組和諧波系統(tǒng)等效電感相等，諧波諧振的電容發(fā)生，造成嚴(yán)重的電容器諧波電流放大電容器過(guò)熱而導(dǎo)致?lián)p壞。因此，電壓諧波和電流諧波超過(guò)，將導(dǎo)致電容器工作電流增大和異常時(shí)，例如，通常用于自愈式并聯(lián)電容器，它允許過(guò)電流倍數(shù)是額定電流的1.3倍，

29、當(dāng)電流超過(guò)電容器時(shí)的限制時(shí)，它會(huì)損壞電容器增加時(shí)，異常隔熱加速老化，從而導(dǎo)致使用壽命降低，甚至造成損壞事故。同時(shí)，使頻率諧波失真的正弦波時(shí)，鋸齒狀尖頂波，容易導(dǎo)致局部放電的絕緣介質(zhì)，長(zhǎng)期局部放電會(huì)加速電介質(zhì)，自愈性能降低的老齡化，而且容易導(dǎo)致電容損壞。  (二)對(duì)電力變壓器的影響  1.諧波電流互感器銅損增加，引起局部過(guò)熱，振動(dòng)，噪音增大，附加繞組發(fā)熱。  2.引起諧波電壓滯后和渦電流損耗的附加損耗使變壓器的增加，當(dāng)該系統(tǒng)在高電壓或三相不對(duì)稱，諧波勵(lì)磁電流增加時(shí)，絕緣材料承受電應(yīng)力的增加，局部放電和運(yùn)行介電絕緣的影響力增大。換相的零序諧波形式繞組三角形連接繞組，繞

30、組溫度。  3.變壓器勵(lì)磁含有諧波電流的電流，會(huì)導(dǎo)致諧波電流浪涌電流過(guò)大時(shí)，在共振條件的諧波電流出現(xiàn)時(shí)，變壓器的安全運(yùn)行會(huì)造成威脅。  (三)對(duì)電力避雷器的影響  變電站高容量，高電壓變壓器的勵(lì)磁涌流正當(dāng)程序很長(zhǎng)一段時(shí)間，才能夠持續(xù)幾秒鐘或更長(zhǎng)的時(shí)間，有時(shí)還會(huì)引起諧振過(guò)電壓和避雷器放電相關(guān)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而損壞。高壓避雷器保護(hù)的問(wèn)題參數(shù)濾波電感和電容元件帶來(lái)更大的困難。  (四)對(duì)輸電線路的影響  1.諧波污染增加了傳輸線的損耗。再加上的趨膚效應(yīng)的影響，傳輸線諧波電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生額外的損失，從而使傳輸線損耗的增加。特別是在三相電力系統(tǒng)的非對(duì)稱的操作，增加

31、了供電系統(tǒng)線路損失的中性點(diǎn)接地尤為顯著。諧波污染增加了中性線電流，導(dǎo)致中性點(diǎn)漂移。在低電壓配電網(wǎng)絡(luò)中，零序電流和諧波電流（第3，第6，第9.）的零序不僅會(huì)導(dǎo)致中性線電流大大增加，導(dǎo)致過(guò)載發(fā)熱，在損失增加，壓力降，導(dǎo)致零電位的轉(zhuǎn)變，降低功率質(zhì)量的供給。  (五)對(duì)電力電纜的影響  諧波污染會(huì)使介質(zhì)損耗電纜，傳輸損耗增加，漏電流上升，溫度上升，干燥電纜的局部放電增加單相接地故障的觸發(fā)增加的可能性。 由于諧波電流的電源線的放大的分布電容，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷較低時(shí)，系統(tǒng)電壓增加時(shí)，諧波電壓相應(yīng)地增加。電纜的額定電壓高次諧波不穩(wěn)定的電纜介質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)越大，更容易發(fā)生故障。 (

32、六)對(duì)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的影響 1.對(duì)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置運(yùn)行環(huán)境的影響  （1）過(guò)度諧波電弧爐負(fù)荷，電氣化鐵路等大型地方電網(wǎng)的諧波含量將受到影響。  （2）頻繁嚴(yán)重的沖擊和浪涌衰減變電站通過(guò)緩慢的諧波干擾產(chǎn)生的電涌。 （3）短路容量太小，可能會(huì)影響一個(gè)較大的電壓諧波的系統(tǒng)將受到影響。  （4）易發(fā)生在配電系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)諧波諧振，電網(wǎng)附近的變電站將受到影響。  （5）在諧波通過(guò)一個(gè)電容器組或其他原因被放大嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)附近將受到影響。 2.繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置利用的啟動(dòng)量小  利用負(fù)序電流或電壓，零序電流或電壓，差分電流或電壓?jiǎn)?dòng)會(huì)

33、受諧波。其中使用的負(fù)序列量的靈敏度開(kāi)始諧波最大的。 3.繼電器或啟動(dòng)元件本身對(duì)諧波敏感  （1）晶體管或集成電路的運(yùn)動(dòng)保護(hù)裝置的數(shù)量是非常小的，工作時(shí)間是非常小的，所以它的開(kāi)始出現(xiàn)較大誤差準(zhǔn)則易受諧波的影響。  （2）通過(guò)控制系統(tǒng)和使用數(shù)據(jù)采樣零零交叉數(shù)字繼電器或計(jì)算機(jī)保護(hù)時(shí)使用的信號(hào)，會(huì)受到影響和干擾諧波。  (七)對(duì)繼電保護(hù)整定的影響  繼電器正常運(yùn)行，當(dāng)高功率諧波成分可能會(huì)引起過(guò)電壓保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)誤動(dòng)作。當(dāng)在正序或諧波含量負(fù)序的高次諧波的三相嚴(yán)重不對(duì)稱，負(fù)序過(guò)濾裝置的可能性，以發(fā)起保護(hù)裝置引起的干擾，從而導(dǎo)致故障。鐵路電氣化作為一個(gè)地方

34、的開(kāi)放后，曾出現(xiàn)過(guò)注入到系統(tǒng)由于大量牽引變電所諧波和負(fù)序電流供電系統(tǒng)造成了嚴(yán)重惡化的質(zhì)量指標(biāo)，造成負(fù)序電流發(fā)生器多次發(fā)生故障，主過(guò)流保護(hù)裝置出現(xiàn)故障的變壓器，事故距離保護(hù)電路振蕩鎖定裝置故障，高頻保護(hù)收發(fā)消息機(jī)器故障，母線差動(dòng)保護(hù)和故障記錄故障。 大量使用電腦防護(hù)裝置，在這兩個(gè)諧波干擾信號(hào)可能會(huì)引起測(cè)量誤差，并且可以正常工作的設(shè)備密鑰處理模塊產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)。如上海寶鋼電爐的影響是考慮諧波，造成諧波電流數(shù)字型微分干涉保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)跳閘事故多。  (八)對(duì)電力系統(tǒng)其他運(yùn)行設(shè)備的影響  1.影響。用戶負(fù)序電流和諧波電流注入同步發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)中，會(huì)產(chǎn)生額外

35、的損失，引起局部加熱發(fā)電機(jī)，降低介電強(qiáng)度。同時(shí)，在輸出電壓波形的產(chǎn)生額外的諧波分量，該同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子負(fù)載的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，降低其工作壽命。  2.對(duì)斷路器的影響。請(qǐng)一定的諧波磁吹斷路器線圈不能正常工作，降低斷路器分?jǐn)嗄芰?，沒(méi)有打擾波形畸變率超過(guò)一定限度時(shí)，高壓斷路器切斷電感電流諧波浪涌電壓陡升現(xiàn)象可能會(huì)發(fā)生故障電流，導(dǎo)致斷路器觸頭磨損。 3.影響消弧線圈的。當(dāng)諧波分量較大，單相接地故障時(shí)，諧波電流的消弧線圈將可能無(wú)法正常工作，不能在地面進(jìn)行補(bǔ)償，從而導(dǎo)致系統(tǒng)故障擴(kuò)大。 載波通信4.影響。主要是在語(yǔ)音通信，數(shù)據(jù)傳輸失真過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲的電力線載波通信干擾的高次諧波含量，

36、降低的真實(shí)性的ems，das的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤集中抄表系統(tǒng)等故障。  (九)對(duì)電力用戶的影響  電氣設(shè)備污染系統(tǒng)電源可以影響電氣設(shè)備本身的可靠性。使用電能質(zhì)量污染電力電氣設(shè)備，他們可能會(huì)成為污染的一個(gè)新來(lái)源，以及危險(xiǎn)電氣系統(tǒng)和其他用戶設(shè)備。潛在的影響包括：產(chǎn)生用戶電機(jī)的影響;他們影響用戶補(bǔ)償電容器;對(duì)用戶產(chǎn)生影響自動(dòng)控制裝置;對(duì)居民用電的影響;電力安全威脅。還包括電信，造成干擾和影響的廣播，電視和精密制造行業(yè)，這種干擾和影響的影響，差模和共模干擾的干擾，差模干擾的頻率和長(zhǎng)線傳輸性能的一些分布電容相互干擾，共模干擾是由地環(huán)路干擾的變化引起的，是計(jì)算機(jī)控制單元的主要原

37、因是工作不正常。  (十)對(duì)用戶電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行影響  諧波電流通過(guò)交流電動(dòng)機(jī)，使得諧波附加損耗顯著增加，引起馬達(dá)過(guò)熱，機(jī)械振動(dòng)和噪聲增大。當(dāng)三相電壓不對(duì)稱，負(fù)序電流的定子繞組和勵(lì)磁負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)減小最大制動(dòng)扭矩和過(guò)載電動(dòng)機(jī)，增加銅損，并且負(fù)序電流可以是定子繞組燒。諧波分量的負(fù)序（5次，11個(gè)二類）電機(jī)上和效果相同的負(fù)序電壓。當(dāng)機(jī)械振動(dòng)馬達(dá)的固有頻率的主低頻分量產(chǎn)生的電壓波動(dòng)重合，誘發(fā)共振造成馬達(dá)損壞。  (十一)對(duì)用戶補(bǔ)償電容器的影響  無(wú)功功率配置容量的電容所占比例最大，其中用戶占所有電容器電容的2/3。大多數(shù)這部分電容的設(shè)計(jì)只考慮了無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕痤~

38、，而不考慮實(shí)際的污染電能質(zhì)量點(diǎn)的安裝，因此低操作點(diǎn)功率質(zhì)量指標(biāo)，往往會(huì)造成一些意外，如無(wú)投票補(bǔ)償裝置，電容器壽命低，電容器保護(hù)保險(xiǎn)絲熔斷，或甚至一個(gè)串聯(lián) - 并聯(lián)諧振電容器諧波引起的過(guò)壓和過(guò)流，從而導(dǎo)致電容器爆炸。此外，由于根據(jù)平均的功率因數(shù)電容器很少由電網(wǎng)交換，或不切，甚至只是一個(gè)表決的實(shí)際操作的用戶電容器管理評(píng)估，幾乎失去了由于使電網(wǎng)電壓調(diào)整余量，電壓偏差等能源難以控制質(zhì)量指標(biāo)。  (十二)對(duì)用戶自動(dòng)控制裝置的影響  隨著大規(guī)模采用數(shù)字化控制技術(shù)，進(jìn)行了大量的精密載荷承受更高的要求電力質(zhì)量指標(biāo)。這種裝置的主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，在檢測(cè)模塊裝置引入的失真的

39、，即在量的功率質(zhì)量污染危險(xiǎn)，妨礙正常的分析和計(jì)算，從而產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出。此外，它會(huì)導(dǎo)致不可逆的損壞硬件，如精密電機(jī)，開(kāi)關(guān)電源等。干擾保護(hù)電路的負(fù)載，從而導(dǎo)致故障。1.4.4諧波檢測(cè)  （1）模擬電路檢測(cè)法：該檢測(cè)方法在國(guó)內(nèi)較常用，但造價(jià)昂貴，對(duì)頻率和溫度的反應(yīng)較敏感，容易產(chǎn)生較大誤差。  （2）基于傅里葉變換：根據(jù)國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)諧波的現(xiàn)狀，現(xiàn)階段主要采用傅里葉轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行檢測(cè)，且主要適用于數(shù)字領(lǐng)域。缺點(diǎn)是采樣信號(hào)長(zhǎng)度有一定限制，無(wú)法對(duì)無(wú)限長(zhǎng)度信號(hào)進(jìn)行采樣。 （3）小波變換檢測(cè)：小波變換相對(duì)于以上兩種方法應(yīng)用更為廣泛，尤其在信號(hào)分析、圖像處與分析、語(yǔ)音識(shí)別與合成及自動(dòng)控

40、制等領(lǐng)域等到了應(yīng)用。小波變換彌補(bǔ)了傅里葉變換的不足，精確度高，可自動(dòng)調(diào)焦，還能追蹤一些較為復(fù)雜的信號(hào)。1.5論文的主要工作  1.基于有源濾波器和fft的電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)發(fā)方法研究。針對(duì)目前電力系統(tǒng)諧波分析方法存在的難以快速、準(zhǔn)確的對(duì)動(dòng)態(tài)諧波進(jìn)行實(shí)時(shí)分析檢測(cè)等問(wèn)題，充分利用fft對(duì)穩(wěn)態(tài)諧波分析和wt對(duì)波動(dòng)諧波、快速變化諧波檢測(cè)各自的優(yōu)勢(shì)和二者有很強(qiáng)的互補(bǔ)性的特點(diǎn)，提出了一種將傅里葉分析和有源濾波器綜合在一起，適合各種諧的分析方法。  2.對(duì)電網(wǎng)諧波問(wèn)題進(jìn)行了介紹，對(duì)目前諧波測(cè)量的幾種方法的進(jìn)行分析，針對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)情況，選取了基于快速傅立葉變換的諧波測(cè)量方法進(jìn)行研究。 

41、;3.介紹了諧波的基本概念和諧波分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)傅立葉理論及其快速算法。 4經(jīng)過(guò)對(duì)傅立葉理論測(cè)量諧波的過(guò)程進(jìn)行了分析，總結(jié)出傅立葉產(chǎn)生的柵欄效應(yīng)和頻譜泄露問(wèn)題的根本原因。 5.本文采用將傅里葉分析和有源濾波器綜合在一起適合各種諧波的分析方法。構(gòu)建了一種新的濾波器組結(jié)構(gòu)。并找出了這種濾波器組排列的規(guī)律，按此規(guī)律可以構(gòu)建多次分解濾波器組結(jié)構(gòu)。第2章  基于快速傅里葉變換的諧波檢測(cè)方法2.1傅里葉變換理論 2.1.1原理 正交級(jí)數(shù)的展開(kāi)是其理論基礎(chǔ)！將一個(gè)在時(shí)域收斂的函數(shù)展開(kāi)成一系列不同頻率諧波的疊加，從而達(dá)到解決周期函數(shù)問(wèn)題的目的。在此基礎(chǔ)

42、上進(jìn)行推廣，從而可以對(duì)一個(gè)非周期函數(shù)進(jìn)行時(shí)頻變換。  從分析的角度看，他是用簡(jiǎn)單的函數(shù)去逼近（或代替）復(fù)雜函數(shù)，從幾何的角度看，它是以一族正交函數(shù)為基向量，將函數(shù)空間進(jìn)行正交分解，相應(yīng)的系數(shù)即為坐標(biāo)。從變幻的角度的看，他建立了周期函數(shù)與序列之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；而從物理意義上看，他將信號(hào)分解為一些列的簡(jiǎn)諧波的復(fù)合，從而建立了頻譜理論。 當(dāng)然fourier積分建立在傅氏積分基礎(chǔ)上，一個(gè)函數(shù)除了要滿足狄氏條件外，一般來(lái)說(shuō)還要在積分域上絕對(duì)可積，才有古典意義下的傅氏變換。引入衰減因子e(-st)，從而有了laplace變換。2.2 快速傅里葉變變換（fft）應(yīng)用 d

43、ft在許多領(lǐng)域許多重要的應(yīng)用，以下是采取潔只是幾個(gè)例子。應(yīng)當(dāng)指出的是，所有的dft的實(shí)際應(yīng)用取決于快速離散傅立葉變換算法及其逆變換，即快速傅立葉變換（快速傅里葉變換（即，fft）是計(jì)算離散傅立葉變換和快速算法的逆變換）。  （1），頻譜分析是連續(xù)的傅里葉變換的dft近似。因此連續(xù)的信號(hào)x（t）和的均勻采樣截短以獲得有限長(zhǎng)度的離散此序列作為離散傅里葉序列變換來(lái)分析連續(xù)信號(hào)x（t）的頻譜的性質(zhì)。前面也提到應(yīng)用要注意兩個(gè)問(wèn)題dft頻譜分析：抽樣會(huì)導(dǎo)致頻譜泄漏信號(hào)失真所造成的信號(hào)被截?cái)?。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率（參見(jiàn)奈奎斯特頻率）減排混淆。選擇適當(dāng)?shù)男蛄虚L(zhǎng)度和窗口頻譜泄漏可被抑制。 

44、（2），數(shù)據(jù)壓縮，由于人的感覺(jué)有分辨能力的極限，許多有損壓縮算法利用點(diǎn)語(yǔ)音，音頻，圖像，視頻信號(hào)的高頻部分的被除去。的高頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于細(xì)節(jié)信號(hào)，濾除高頻信號(hào)可以在一個(gè)高壓縮比人類得到感官可接受的范圍。高頻分量被離散傅立葉除去變換處理完成。到時(shí)域或頻域信號(hào)轉(zhuǎn)換到空域，商店或在較低頻率只發(fā)送因子，解壓縮側(cè)可以使用逆變換重構(gòu)信號(hào)。 （3），ofdm ofdm（正交頻分復(fù)用）在寬帶無(wú)線通信的重要應(yīng)用。這種技術(shù)的帶寬為n個(gè)相等間隔的副載波，這可能證明相互正交的副載波。它是特別重要的，ofdm調(diào)制可以通過(guò)在idft實(shí)現(xiàn)，解調(diào)可通過(guò)在dft來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ofdm也移位使用dft的性質(zhì)

45、，加上在各幀標(biāo)題（循環(huán)前綴）循環(huán)前綴，只要信道延遲小于循環(huán)前綴的長(zhǎng)度，可以消除延遲對(duì)傳輸?shù)挠绊懲ǖ馈?#160;小的計(jì)算顯著優(yōu)勢(shì)，使得fft信號(hào)處理技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，有高速硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。例如，對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)的分析和合成中，通信系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全數(shù)字時(shí)分和頻分（tdm / fdm）復(fù)用的轉(zhuǎn)換，在通過(guò)雷達(dá)的頻域?yàn)V波和相關(guān)分析的信號(hào)，聲納頻譜分析振動(dòng)信號(hào)來(lái)提高目標(biāo)搜索和跟蹤分辨率等，應(yīng)采用fft。 fft可以說(shuō)是數(shù)字信號(hào)處理學(xué)科的發(fā)展而出現(xiàn)中發(fā)揮重要作用的作用。 2.3 fft算法的基本思想     其

46、基本思路是將fft原始n點(diǎn)序列，依次分解成一系列短序列。充分利用對(duì)稱性質(zhì)和指數(shù)因子dft計(jì)算式的周期性的已，然后找到對(duì)應(yīng)于dft和適當(dāng)?shù)慕M合，這些短序列，以除去重復(fù)計(jì)算，減少乘法的目的，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。此后，這一思想的基礎(chǔ)上，我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種快速算法和基于分裂群體，如高，隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，1976年出現(xiàn)在數(shù)論和基于傅立葉多項(xiàng)式理論構(gòu)建變換算法維諾格勒諾布爾（wfta ），并主要因素傅立葉變換算法。2.4 傅立葉諧波分析方法傅里葉變換是一種分析信號(hào)的方法，它可分析信號(hào)的成分，也可用這些成分合成信號(hào)。許多波形可作為信號(hào)的成分f(t）是t的周期函數(shù)，如果t滿足狄里赫萊條件：在一個(gè)周期內(nèi)

47、具有有限個(gè)間斷點(diǎn)，且在這些間斷點(diǎn)上，函數(shù)是有限值；在一個(gè)周期內(nèi)具有有限個(gè)極值點(diǎn)；絕對(duì)可積。傅立葉變換公式 傅立葉變換是檢測(cè)諧波的常用方法,用于檢測(cè)基波和整數(shù)次諧波。但是傅立葉變換會(huì)產(chǎn)生頻譜混 疊、頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)。怎樣減小這些影響是研究的主要任務(wù), 通過(guò)加適當(dāng)?shù)拇昂瘮?shù),選擇適當(dāng)?shù)牟蓸宇l率, 或進(jìn)行插值,盡量將上述影響減到最小。 可以把傅里葉變換也成另外一種形式： 因?yàn)楦道锶~變換的本質(zhì)是內(nèi)積，所以f(t)和求內(nèi)積的時(shí)候，只有f(t)中頻率為的分量才會(huì)有內(nèi)積的結(jié)果，其余分量的內(nèi)積為0?？梢岳斫鉃閒(t)在上的投影，積分值是時(shí)間從負(fù)無(wú)窮到正無(wú)窮的積分，就是把信號(hào)每個(gè)時(shí)間在的分量疊加起來(lái)，

48、可以理解為f(t)在上的投影的疊加，疊加的結(jié)果就是頻率為的分量，也就形成了頻譜。傅里葉逆變換的公式為下面從公式分析下傅里葉逆變換的意義傅里葉逆變換就是傅里葉變換的逆過(guò)程，在和求內(nèi)積的時(shí)候，只有t時(shí)刻的分量?jī)?nèi)積才會(huì)有結(jié)果，其余時(shí)間分量?jī)?nèi)積結(jié)果為0，同樣積分值是頻率從負(fù)無(wú)窮到正無(wú)窮的積分，就是把信號(hào)在每個(gè)頻率在t時(shí)刻上的分量疊加起來(lái)，疊加的結(jié)果就是f(t)在t時(shí)刻的值，這就回到了我們觀察信號(hào)最初的時(shí)域。對(duì)一個(gè)信號(hào)做傅里葉變換，然后直接做逆變換，這樣做是沒(méi)有意義的，在傅里葉變換和傅里葉逆變換之間有一個(gè)濾波的過(guò)程。將不要的頻率分量給濾除掉，然后再做逆變換，就得到了想要的信號(hào)。比如信號(hào)中摻雜著噪聲信號(hào)，

49、可以通過(guò)濾波器將噪聲信號(hào)的頻率給去除，再做傅里葉逆變換，就得到了沒(méi)有噪聲的信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)：頻率的定位很好，通過(guò)對(duì)信號(hào)的頻率分辨率很好，可以清晰的得到信號(hào)所包含的頻率成分，也就是頻譜。缺點(diǎn)：因?yàn)轭l譜是時(shí)間從負(fù)無(wú)窮到正無(wú)窮的疊加，所以，知道某一頻率，不能判斷，該頻率的時(shí)間定位。不能判斷某一時(shí)間段的頻率成分。例子：平穩(wěn)信號(hào)：x(t)=cos(2*pi*5*t)+cos(2*pi*10*t)+cos(2*pi*20*t)+cos(2*pi*50*t)傅里葉變換的結(jié)果：由于信號(hào)是平穩(wěn)信號(hào)，每處的頻率都相等，所以看不到傅里葉變換的缺點(diǎn)。對(duì)于非平穩(wěn)信號(hào)：信號(hào)是余弦信號(hào)，仍然有四個(gè)頻率分量傅里葉變換的結(jié)果：由上圖

50、看出知道某一頻率，不能判斷，該頻率的時(shí)間定位。不能判斷某一時(shí)間段的頻率成分。2.5短時(shí)傅里葉變換傅里葉變換存在著嚴(yán)重的缺點(diǎn)，就是不能實(shí)現(xiàn)時(shí)頻聯(lián)合分析。傅里葉變換要從負(fù)無(wú)窮計(jì)算到正無(wú)窮，這在實(shí)際使用當(dāng)中，跟即時(shí)性分析會(huì)有很大的矛盾。根據(jù)這一缺點(diǎn)，提出了短時(shí)傅里葉變換。后來(lái)的時(shí)間頻率分析也是以短時(shí)傅里葉變換為基礎(chǔ)提出的。為了彌補(bǔ)傅里葉變換的缺陷，給信號(hào)加上一個(gè)窗函數(shù)，對(duì)信號(hào)加窗后計(jì)算加窗后函數(shù)的傅里葉變換，加窗后得到時(shí)間附近的很小時(shí)間上的局部譜，窗函數(shù)可以根據(jù)時(shí)間的位置變化在整個(gè)時(shí)間軸上平移，利用窗函數(shù)可以得到任意位置附近的時(shí)間段頻譜，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間局域化。短時(shí)傅里葉變換的公式為：在時(shí)域用窗函數(shù)去截信

51、號(hào)，對(duì)截下來(lái)的局部信號(hào)作傅立葉變換，即在t時(shí)刻得該段信號(hào)得傅立葉變換，不斷地移動(dòng)t，也即不斷地移動(dòng)窗函數(shù)的中心位置，即可得到不同時(shí)刻的傅立葉變換，這樣就得到了時(shí)間頻率分析。短時(shí)傅里葉變換的本質(zhì)和傅里葉變換一樣都是內(nèi)積，只不過(guò)用代替了，實(shí)現(xiàn)了局部信號(hào)的頻譜分析。短時(shí)傅里葉變換的另一種形式：該式子表明在時(shí)域里加窗函數(shù) ，得出在頻域里對(duì)加窗。優(yōu)點(diǎn)：在傅里葉變換的基礎(chǔ)上，增加了窗函數(shù)，就實(shí)現(xiàn)了時(shí)間頻率分析。缺點(diǎn)：短時(shí)傅里葉變換使用一個(gè)固定的窗函數(shù)，窗函數(shù)一旦確定了以后，其形狀就不再發(fā)生改變，短時(shí)傅里葉變換的分辨率也就確定了。如果要改變分辨率，則需要重新選擇窗函數(shù)。短時(shí)傅里葉變換用來(lái)分析分段平穩(wěn)信號(hào)或者

52、近似平穩(wěn)信號(hào)猶可，但是對(duì)于非平穩(wěn)信號(hào)，當(dāng)信號(hào)變化劇烈時(shí)，要求窗函數(shù)有較高的時(shí)間分辨率；而波形變化比較平緩的時(shí)刻，主要是低頻信號(hào)，則要求窗函數(shù)有較高的頻率分辨率。短時(shí)傅里葉變換不能兼顧頻率與時(shí)間分辨率的需求。測(cè)不準(zhǔn)原理告訴我們，不可能在時(shí)間和頻率兩個(gè)空間同時(shí)以任意精度逼近被測(cè)信號(hào)，因此就必須在信號(hào)的分析上對(duì)時(shí)間或者頻率的精度做取舍。短時(shí)傅里葉變換受到測(cè)不準(zhǔn)原理的限制，所以短時(shí)傅里葉變換窗函數(shù)的時(shí)間與頻率分辨率不能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。在實(shí)際使用時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況選用合適的窗函數(shù)。例子：原始信號(hào): 信號(hào)是余弦信號(hào)，有四個(gè)頻率分量.當(dāng)窗函數(shù)選為：時(shí)，短時(shí)傅里葉變換為：由上圖可以看出，時(shí)域的分辨率比較好，但是頻率出現(xiàn)一定寬度的帶寬，也就是說(shuō)頻率分辨率差;當(dāng)窗函數(shù)選擇為：時(shí)短時(shí)傅里葉變換為：由上圖可以看出，頻率的分辨率比較好，但是時(shí)域分辨率差，有點(diǎn)接近傅里葉變換。有上圖可以看到短時(shí)傅里葉變換的缺點(diǎn)。 結(jié) 論本系統(tǒng)研制歷時(shí)近半年，通過(guò)和老師、同學(xué)充分合作共同努力已完成并驗(yàn)收。在超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，完成的是硬件設(shè)計(jì)、制作及調(diào)試實(shí)驗(yàn)，同時(shí)完成軟件設(shè)計(jì)方面的工作。在硬件設(shè)計(jì)中主要工作是：設(shè)計(jì)硬件的結(jié)構(gòu)框圖，完成硬件的設(shè)計(jì)。