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非余弦窗的组合余弦窗拟合及其在MMC-HVDC中的应用

彭曦  
【摘要】:离散傅里叶变换是电力系统谐波检测常用的方法,异步采样下使用离散傅里叶变换分析谐波时离散频谱将出现频谱泄露与栅栏效应,降低谐波参数的检测精度。基于傅里叶变换的加窗差值分析法能有效抑制频谱泄露的问题,针对谐波特征针对选择合适的窗函数能大幅度提高谐波检测精度。本文基于傅里叶理论的加窗差值分析方法的基础上,提出了一种将非余弦窗通过最小二乘法拟合为组合余弦窗的窗函数构造方式,将适合电力系统谐波分析的非余弦窗窗函数构造为组合余弦窗的形式,以Kaiser窗与Parzen窗分别为例。将β=11的Kaiser窗拟合为五项组合余弦窗,结合组合余弦窗双谱线插值FFT算法进行了信号分析,与目前已有的基于Kaiser窗的双谱线FFT插值算法进行对比,Kaiser窗的组合余弦窗FFT双谱线插值算法比Kaiser窗双谱线插值算法精度提高了一到两个数量级。再将Parzen窗拟合为六项组合余弦窗,将拟合后的窗函数与原窗进行了频谱对比,仿真结果表明,Parzen窗的组合余弦窗FFT插值算法对谐波参数提取的精度高,适合电力系统的谐波分析。基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统是近几年来的研究热点,本文分析了模块化多电平换流器的谐波产生原理,总结了基于目前模块化电平换流器柔直系统的谐波研究现状;分析了背靠背柔直系统的特征,搭建背靠背柔直系统模型,将Kaiser窗的组合余弦窗FFT插值算法与Parzen窗的组合余弦窗FFT插值算法进行了应用,研究在背靠背MMC-HVDC系统两不同频率的电网互联时,两个交流电网同步运行与非同步运行,分别在交流侧平衡与交流侧三相不平衡状态下,系统中各个典型电气量的变化情况。Kaiser窗的组合余弦窗FFT插值算法与Parzen窗的组合余弦窗FFT差值算法在背靠背柔直系统的谐波检测中对谐波幅值和基波频率能高精度的提取,适用于柔直系统的谐波检测。


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