基于fft和小波变换的虚拟谐波分析系统的设计与研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20051207硕士学位论文（类别：全日制硕士研究生题目：基于FFT和小波变换的虚拟谐波分析系统的设计与研究英文题目：DesignandresearchofvirtualharmonicanalysissystembasedonFFTandwavelettransform研究生：武剑学科名称：电力电子与电力传动指导教师：李巴津教授二○○九年六月摘要随着现代电力电子技术的发展，非线性电力负荷在电力系统中的应用越来越广泛，由此导致的电力谐波给电网造成的污染日益严重，谐波已成为影响电能质量的公害。因此,对电

2、网谐波进行监测与研究是限制和消除谐波危害的前提,也是保证供电系统安全经济运行及保证设备和人身安全的迫切需要。由于传统的谐波参数检测系统以硬件为核心，功能单一，逐渐无法满足日益复杂的测试要求。近年来，计算机技术、通信技术以及测试测量技术的不断发展推动了虚拟仪器技术的进步,将虚拟仪器技术引入到电力系统中具有极其广阔的应用前景。本文首先从电力系统谐波出发，分析了其产生的原因、危害及传统的谐波测量方法及其优缺点，介绍了虚拟仪器技术和谐波分析的理论基础，然后提出了基于FFT和小波变换的虚拟谐波分析系统的设计思路及其实现方法。数据采集是虚拟仪器系统中首先

3、要解决的问题，本文开发了基于动态链接库的LabVIEW驱动程序，实现了在LabVIEW中对数据采集卡硬件的控制和对采样数据的传输。对一些主要指标的测量算法进行了分析。着重完成了谐波的分析方法，针对稳态谐波采用FFT算法进行实时分析，暂态信号部分利用小波变换Mallat算法来对突变谐波进行识别和定位。本文开发了基于FFT和小波变换的虚拟谐波分析系统，完成了开发平台与硬件的连接及相关软件模块的设计。测试系统可以对电压电流数据进行实时采集，通过后台软件系统计算各项指标参数，并具有友好的人机界面及数据储存等功能，且具有广泛的扩展升级空间。通过仿真和实

4、际的测量，证明其性能指标满足谐波测量和分析的需要。关键词：虚拟仪器；LabVIEW；谐波分析；FFT；小波变换；暂态信号AbstractWiththedevelopmentofmodernpowerelectronicstechnology,theapplicationofvariouspowerloadingwhicharenon-linearbecomemoreandmorewide,whichcausesthepollutionofharmonicinpower-supplysystemismuchmoreserious.Ithasbe

5、comeacursetothequalityofelectricenergy.Asaconsequencetomonitorandstudypowernetworkisnotonlyapremisetoconfineandeliminatebutalsoanurgentlydemandtoassurepowersupplysystemtorunsafelyandeconomicallyanddevicesandpersonalsafety.Duetohardware-basedandlimitedfunctions,thetraditiona

6、lharmonicdetectionsystemisnolongersuitedforcomplicatedtestrequirement.Intherecentyear,asaresultofthecontinuousdevelopmentofcomputer,communicationandmeasurementtechnology,thevirtualinstrumenthasmadegreatprogress.Leadingthevirtualinstrumenttechnologytothepowersystempossessest

7、hemostvastapplicationforeground.Proceedingfromtheharmonicofpowersystem,thispaperintroducestheharmonicmechanismofproduction,hazardofharmonicandrelativemeritsoftraditionalharmonicdetectionmethod.Thenitintroducesthedevelopmenttechnologyofvirtualinstruments,thebasictheorythatth

8、eharmonicanalysisdependson.Andthenanewdesignofthevirtualharmonicanalysissystembase