高频电能信号谐波分析算法的研究

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1、硕士学位论文高频电能信号谐波分析算法的研究RESEARCHONTHEHARMONICSANALYZINGALGORITHMOFHIGH-FREQUENCYELECTRICALPOWERSIGNAL王凯思源哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM355学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文高频电能信号谐波分析算法的研究硕士研究生：王凯思源导师：李立毅教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔

2、滨工业大学ClassifiedIndex:355U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEHARMONICSANALYZINGALGORITHMOFHIGH-FREQUENCYELECTRICALPOWERSIGNALCandidate：WangKaisiyuanSupervisor：Prof.LiLiYiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecia

3、lity：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要高速电机由于转速较高，运行频率普遍较高，为了使变频器保证一定的载波比，通常会使用极高的载波频率，因此高速电机的电压、电流波形中会引入与载波频率相关

4、的高频谐波，增加电机的电磁损耗，同时也使得电机内的磁场更加复杂。针对电压信号的谐波分析，可以有效帮助分析变频器中引入谐波的规律，而针对电流信号的谐波分析，则可以分析电机本体设计上的缺陷，因此，高精度的谐波分析对于高速电机系统具有重要的意义。本文以高速电机的电能信号为研究对象，对谐波分析算法展开了研究。首先，针对最常用的傅里叶分析方法进行原理分析，并分析对有限离散序列分析产生的频谱泄漏的机理。采用加窗插值法减小频谱泄漏的影响，根据不同的窗函数特性展开研究；基于加窗后的分析结果，采用单峰谱线插值算法

5、，探究不同参数选择对幅值与频率的修正结果的影响。其次，由于加窗插值的办法多针对单成分信号效果较好，因此提出基于自适应变采样率的改进快速傅里叶分析方法，并建立了搜索最优采样率的参数化搜索模型和基于二分法的快速搜索方法，从频谱泄漏的本质出发，通过搜寻最优采样率，来最大限度地减小频谱泄漏的影响。考虑到高速电机中的电能信号中会同时包含多种整数次和非整数次的谐波，后者极易被大幅值分量淹没，因此以自回归谱估计法为核心建立了高分辨率谐波分析算法，通过构建信号模型，求解模型参数来计算信号各分量的频率；同时，搭建

6、自适应线性神经网络模型，建立了高精度的幅值与频率求解方法。为验证算法的有效性，开展了半实物仿真实验与高速电机电能信号实验，并对采集的信号进行谐波分析。先通过函数信号发生器输出指定参数的组合信号序列的方式进行半实物仿真实验，对采集的数据进行谐波分析，并与设定值比较，探究算法的有效性及精度；再通过高速电机测试平台采集实际的电压、电流信号进行谐波分析，比较不同分析方法下，高速电机中包含的谐波差异。关键词：高频电能信号；谐波分析；傅里叶分析方法；自适应变采样率；自回归谱估计-I–哈尔滨工业大学工程硕士学

7、位论文AbstractBecauseofthehigh-speedcharacteristic,theusualoperatingfrequencyofhigh-speedmotorsisnearlyashighastheswichingfrequencyofpowerdevices,leadingtolowercarrierratio.Therefore,harmonicsrelatedtothecarrierfrequencycanbeintroducedintothewholesystem

8、,whichwillincreasetheelectromagneticlosssubstantiallyandinterferetheoriginalmagneticfielddistribution.Harmonicsanalysisonvoltagesignalswillmakesenseinlookingforthespecificconnectionwithinvertersandharmonicsanalysisoncurrentsignalswillhelpstrengthenth