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諧波分析器是什么儀器 諧波分析器的分析方法有哪些

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摘要:諧波分析器是進(jìn)行諧波分析的儀器,它一般是先通過傅里葉分解,,得到各次諧波的值,,再分別計(jì)算各次諧波的功率參數(shù)的,具體的諧波分析方法有兩種,,分別是同步采樣法和同步采樣法,,兩種分析方法各有各的優(yōu)勢(shì),選擇時(shí)主要是看分析需要來選,。下面一起來了解一下諧波分析器是什么儀器以及諧波分析器的分析方法有哪些吧,。

一、諧波分析器是什么儀器

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)處理起來是比較簡(jiǎn)單的,,但是很多振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)卻不是簡(jiǎn)諧的,。然而,很多情況下的振動(dòng)是周期的,,任何關(guān)于時(shí)間的周期函數(shù)都能展開成傅立葉級(jí)數(shù),,即無限多個(gè)正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的和表示,我們將這種分析方法稱為諧波分析,。

在電力系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致,。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí),與所加的電壓不呈線性關(guān)系,,就形成非正弦電流,,即電路中有諧波產(chǎn)生。通過諧波分析器,,可以分析產(chǎn)生的諧波,。

諧波分析器,又稱諧波分析儀,,就是進(jìn)行諧波分析的儀器,,除了諧波(2-63次)外,還可以分析三相不平衡度(負(fù)序,、正序,、零序)、電壓波動(dòng)和閃變,、系統(tǒng)頻率、電壓偏差,、功率,、功率因數(shù)等。

二,、諧波分析器的分析方法有哪些

諧波分析器可以對(duì)產(chǎn)生的諧波進(jìn)行分析,,一般是先通過傅里葉分解(一般是FFT方式)得到各次諧波的值,,再分別計(jì)算各次諧波的功率參數(shù)。具體主要有兩種分析方法:

1,、同步采樣法

顧名思義,,就是使采樣頻率與基波頻率同步改變。該方法從源頭上保證數(shù)據(jù)的采樣頻率為基波頻率的整數(shù)倍,,如IEC 61000-4-7標(biāo)準(zhǔn)就規(guī)定50Hz使用10倍基波采樣率,,采樣數(shù)據(jù)經(jīng)離散傅里葉變換即可得到各次諧波分量。同步采樣常用硬件PLL實(shí)現(xiàn),,需要實(shí)時(shí)調(diào)整采樣頻率,,頻率的鎖定需要時(shí)間,受限于濾波器及相關(guān)器件,,很難做到很寬的頻域,,也很難保證頻譜特別豐富時(shí)的準(zhǔn)確性。

2,、頻率重心法

使用足夠高的采樣頻率(一般大于4倍基波頻率)即可滿足直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣,,將信號(hào)的頻譜間隔拉開,并且使用更多周期的數(shù)據(jù)點(diǎn)做離散傅里葉變換,,降低頻譜泄露的影響,。最后根據(jù)窗函數(shù)的功率譜分布特性,通過頻譜的譜峰和次譜峰,,找到真正的譜峰頻點(diǎn)——即離散頻譜的譜峰和次譜峰的重心,。通過頻率重心法消除了柵欄效應(yīng)的影響,對(duì)各次諧波使用重心法,,還得到一個(gè)偏離系數(shù),,使用該系數(shù)配合窗函數(shù)功率譜,可求解得到對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)的相位和幅值等信息,。至此,,非同步采樣法同樣得到了各次諧波。受限于窗函數(shù)的頻譜特性,,該法需要用足夠高采樣率來保證各頻率成分的頻譜互相影響足夠?。欢医?cái)嘣斐傻男孤┮膊荒芴?,否則產(chǎn)生的假頻率疊加到真實(shí)頻譜里,,導(dǎo)致結(jié)果誤差更大。

三,、諧波分析器分析方法哪種好

1,、同步采樣法

此方法的精度取決于PLL的準(zhǔn)確度,而后期計(jì)算簡(jiǎn)單,。PLL中用到的濾波器限制了支持的基波頻率上限,,因此在基波頻率較高時(shí),,同步采樣法一般無法支持;同樣是濾波器原因,,無法很好濾除低偶次諧波,,所以低偶次諧波幅值較大時(shí),PLL就無法同步基波采樣,,諧波分析結(jié)果也就完全錯(cuò)誤,。

2、頻率重心法

這一方法不需要額外濾波器,,采樣器件可工作在支持的最高采樣頻率,,使有效譜線拉開的同時(shí)提高了支持的諧波頻率范圍,而為了消除泄漏的影響,,需要使用更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換,。所以頻率重心法引入了數(shù)倍于同步采樣法的計(jì)算量。另外,,重心法需要使用至少兩根譜線,,而且受窗函數(shù)主瓣寬度限制,頻率重心法所能支持的頻率下限只能達(dá)到頻率分辨率的三倍以上,。由于頻率重心法沒有反饋過程,,不依賴于信號(hào),模擬電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,,理論上只要采樣率和使用的數(shù)據(jù)點(diǎn)足夠,,就能得到正確的結(jié)果。

綜上所述,,兩種方法各有各的優(yōu)勢(shì),,如何選擇主要看實(shí)際分析需要。

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