基于Matlab的电力谐波分析
基于Matlab的整流装置谐波分析
, , 由以上仿真结果可以看出， 电流中主要含有 基波、& 次、% 次、$$ 次、$) 次和 $% 次等各次谐 波，表 ( 中各次谐波含量和用理论推导出的谐波含 量 （ 见表 $ ） 相符，且特征谐波电流幅值和谐波次 ! 6 & # ! ） 基本一 数的近似关系也与式 " ! 4 "$ # $" ( （ 致，说明本文所建立的仿真模型及仿真结果正确。 整流负荷在实际运行中除产生特征谐波外， 还产 生非特征谐波，即谐波次数不是 3 % G $ 次的谐波电 流，如对于三相六脉动整流桥， 产生 ) 次、’ 次和 $& 次等非特征谐波。 非特征谐波是由于整流设备 触发延迟角不均匀、 供电电压不平衡、 系统三相 阻抗不对称及负荷波动等因素引起的， 其谐波次 数不能像特征谐波那样由脉动数来决定。 非特征 谐波电流的计算比较复杂， 而且许多因素和参数 难以确定，所以非特征谐波一般采用估计的方法。
谌贵辉
整流装置的电气系统模型
— —三相六脉动整 以大型整流装置— 流器为例，分析其在电力系统中的谐波 问题。图 $ 所示为三相可控整流的电气 模型。 三相整流桥详细的整流过程分析与 供电电流表达式非常复杂， 从配电网使
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用谐波计算的角度看 ， 详细的整流负荷
3 3 3 3 3 3 3 3 图 43 三相可控整流模型
西南 石 油 大 学 自 然 科 学 基 金 资 助 （ 编 号： %&&’()*$$% ） 。
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・石化电气・*++, 年第 *- 卷第 ** 期
基于MATLAB的电力谐波分析
基于MATLAB的电力谐波分析电力谐波是电力系统中常见的问题，可以导致电力设备故障、能耗增加以及电压波形失真等不良效果。
因此，对电力谐波进行分析和处理具有重要意义。
MATLAB是一种功能强大的工具，可以用于电力谐波分析。
一、电力谐波的概念和原理电力谐波是指在电力系统中，超过基波频率的功率频率成分。
它们是由非线性负载引起的，如电弧炉、变频器等。
谐波会导致电压和电流波形变形，使得电压谐波、电流谐波和功率谐波产生，严重时会导致设备损坏。
电力谐波分析的主要原理是通过傅里叶级数展开，将非线性负载引起的电压和电流信号分解为基波和谐波成分。
然后，可以计算谐波分量的谐波电流、谐波电压、相角等信息。
根据这些信息，可以评估电力系统中谐波的程度，并采取适当的措施进行补偿和抑制。
二、MATLAB工具箱的使用MATLAB有多个工具箱可以用于电力谐波分析，包括基本的波形分析工具箱、信号处理工具箱和工具箱的傅里叶分析工具。
1.使用波形分析工具箱进行谐波分析在波形分析工具箱中，有多种函数可以用于谐波分析，如fft、ifft、spectrogram等。
通过调用这些函数，可以对电压和电流信号进行傅里叶变换，得到频率和幅值谱。
然后，可以从频谱中提取出谐波分量的频率、幅值等信息。
2.使用信号处理工具箱进行谐波分析信号处理工具箱提供了更多用于谐波分析的函数，如stft、wavelet 等。
通过调用这些函数，可以对电压和电流信号进行时频分析，得到谐波分量的时频特性。
此外，还可以通过滤波等方法对谐波信号进行补偿和抑制。
3.使用傅里叶分析工具进行谐波分析MATLAB的傅里叶分析工具提供了多种方法进行谐波分析，如离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）等。
通过调用这些函数，可以对电压和电流信号进行频域分析，得到谐波分量的频谱特性。
然后，可以计算谐波电流、谐波电压、相角等信息。
三、电力谐波分析的步骤进行电力谐波分析时，可以按照以下步骤进行：1.数据采集：使用合适的传感器采集电压和电流信号数据。
基于Matlab中FFT函数的电力谐波分析方法
? 时代表直流含量， $ H) 时 代 表 基 波 含 量 ， 依 次 类 图 P 为上 推） 。图 # 为某晶闸管整流装置电流波形， 述两种方法计算出的图 # 中各次谐波含量，其谐波 畸变率为 +’J#T 。图 N 为贵阳铝厂三组装车间低压 总电流波形 > 图 + 为采用采用上述两种方法计算出 的图 N 中各次谐波含量， 其谐波畸变率为 #?’?"T 。 " 结 论
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基于MATLAB的谐波分析FFT概要
基于MATLAB的谐波分析FFT概要谐波分析是一种用于研究信号频谱及频率成分的技术。
它可以通过将信号分解为不同频率的谐波分量，来揭示信号的频率结构和频率成分之间的关系。
谐波分析可以在多个领域中得到广泛应用，包括音频处理、振动分析、机械故障诊断等。
快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）是一种常用的谐波分析方法，它通过对信号进行频域离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，DFT）来实现。
FFT算法是一种高效的计算DFT的方法，其时间复杂度为O(N log N)，相较于直接计算DFT的O(N^2)时间复杂度更加高效。
因此，FFT方法广泛应用于信号处理领域中。
谐波分析的基本思想是，将时域信号转换为频域信号，并通过对频域信号的分析，得出信号的频率分量和振幅。
谐波分析的关键步骤包括：数据预处理、信号转换、频谱分析和结果可视化。
在MATLAB中，进行谐波分析主要涉及以下几个函数：1. fft(x)：该函数用于计算信号x的FFT，返回信号的频域表示。
2. abs(X)：该函数用于计算X的幅度谱，即频域信号的振幅值。
3. angle(X)：该函数用于计算X的相位谱，即频域信号的相位角度。
4. fftshift(X)：该函数用于将频域信号X的零频分量移动到频谱的中心。
在进行谐波分析时，可以按照以下步骤进行：1.载入信号数据并进行预处理。
预处理可以包括去除直流分量、去除噪声等。
2. 使用fft(函数计算信号的FFT，得到频域信号X。
3. 使用abs(函数计算频谱的幅度谱，得到信号的频率分量和振幅。
4. 使用angle(函数计算频谱的相位谱，得到信号的相位信息。
5. 使用fftshift(函数将频域信号X的零频分量移动到频谱的中心，以便于结果的可视化。
6. 可视化频谱分析结果。
可以使用plot(函数绘制频率-振幅图，也可以使用stem(函数绘制频谱，以直观地展示信号的频域特征。
基于MATLAB谐波电流检测仿真研究
式中，φ＝φe －φi 。
以三相电路瞬时无功功率理论为基础，计算 ip、iq 为出发点， 即可得出三相电路谐波和无功电流检测的方法，即 ip、iq 运算方 式 。 ［2－3］ 该方法原理如图 2 所示，图中：
ω ω 姨 sinωt －cosωt
C＝ －cosωt －sinωt
，C32 ＝
2 3
ω1 ωω ω0
e＝eα ＋eβ ＝e∠φe
（3）
i＝iα ＋iβ ＝i∠φi
（4）
式中 e、i 为矢量 e、i 的模，ψe、ψi 分别为矢量 e、i 的幅角。
瞬时有功电流 ip 和瞬时无功电流 iq 如图 1 所示，分别为矢
量 i 在矢量 e 及其法线上的投影。 即：
ip ＝icosφ
（5）
iq ＝isinφ
（6）
时功率理论及其在电力调节中的 应 用 ［M］．徐 政 ，译．北 京 ：机 械 工 业 出 版 社 ，2009
［收 稿 日 期 ：2011．6．19 ］
图9 由上述仿真结果可见， 基于瞬时无功功率理论的谐波电流 检测方法能够较好地检测出系统中的谐波电流。 3 结束语
基于瞬时无功功 率 理 论 的 pq 法 自 提 出 以 来 ，在 谐 波 电 流 的检测中获得了广泛应用，但也有一些局限性。 要求系统三相对 称，当系统电压畸变时，按该方法算出的基波电流中包含谐波分 量，从而影响检测精度。 此外，该方法无法反映零序分量的大小， 因此不适合于三相四线制系统的谐波电流检测， 这需要更进一 步的改进和研究。
本文针对电力系统非线性设备给电网造成的谐波污染问 题，采用 ip－iq 运算方式，基于 MATLAB 软件建立仿真模型，对电 流信号检测分析， 结果表明本文采用的方法能够迅速准确地检 测出系统谐波电流，为谐波抑制和无功补偿提供了条件。
基于Matlab的电力谐波分析
法精度不高，特别是相位计算误差较大的问题。
关键词：谐波采样 加窗插值 快速傅里叶变换
中图分类号：TM714
文献标识码：Ａ
文章编号：1674- 098X(2012)10(a) - 00101- 01
采用快 速傅立叶变 换（F F T）进行电力系统谐 波 检 测 具 有正交、 完 备 等许多 优 点，在电能 质量 仿真分 析 取得了广 泛 的应 用，但 此 方 法 很难做到同步采样和整周期截断，会导致频率、幅值和相位等参数不 准，尤 其是 相 位 误 差很 大，无 法 对 谐 波 进行 准确 的 测 量。本 文引入了 加窗插值FF T 算法，此算法硬件设计实现简单，具有良好的时频局 部化特性,精度和实时性都均能满足谐波检测的实际要求。
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 101
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(3)
2 基于加窗插值的高精度FFT谐波分析
为了 减 小F F T 算 法 的 相 位 误 差，提 高计 算 精度，V. K . J a i n 等 提 出了一 种 插 值 算 法，可 以 有 效 地 对 结 果 进 行 修 正 。在 此 基 础 上， T.Gra ndke又利用海宁（Ha n ing）窗减 少泄漏，使得计 算 精度 进 一步 提高。 2.1 各种窗函数设计Biblioteka 设 余弦窗的表 达 式 为：
，n = 0 ，1，
2，…N－1 (4) 式中K为余弦窗的项数。为了满足插值计 算的需要，对系数 要
求为：
(5)
各种窗函数的定义如下：K= 0 时，为矩 形窗；K＝1， ＝0 . 5 4， ＝0.4 6，为哈明窗；，K＝1， ＝ ＝0. 5时为汉宁窗；K＝2， ＝ 0.42， ＝0.50， ＝0.08时，为布莱克曼窗。 2.2 加窗插值FFT算法
基于MATLAB的谐波分析
基于MATLAB的谐波分析谐波分析在信号处理和电力系统中非常重要，它可以帮助我们理解信号的频率成分以及电力系统中的谐波问题。
MATLAB是一个功能强大的工具，可以用来进行谐波分析，下面将介绍基于MATLAB的谐波分析方法，并说明其在实际应用中的作用。
首先，我们需要知道什么是谐波。
在信号处理中，谐波是指信号中频率为整数倍于基频的成分。
在电力系统中，谐波是指频率为60Hz或50Hz的交流电中的非整数倍成分。
谐波分析的目的是确定信号中的谐波频率和幅值。
在MATLAB中，我们可以使用FFT（快速傅里叶变换）来进行谐波分析。
FFT可以将时域信号转换为频域信号，从而可以获得信号的频率成分。
首先，我们需要准备一个信号，并将其表示为MATLAB中的向量。
然后，我们可以使用FFT函数对信号进行变换，得到信号的频率成分。
```matlabt = 0:1/fs:1-1/fs; % 时间向量f=1000;%信号频率x = sin(2*pi*f*t); % 正弦波信号```接下来，我们可以使用FFT函数对信号进行变换，并计算信号的幅频响应。
然后，我们可以选择性地显示特定频率范围内的幅频响应。
```matlabX = fft(x); % 对信号进行傅里叶变换Mag_X = abs(X); % 计算傅里叶变换的幅频响应frequencies = (0:length(X)-1)*(fs/length(X)); % 计算频率向量%选择显示特定频率范围内的幅频响应f_min = 0; % 最小频率f_max = 2000; % 最大频率indices = find(frequencies >= f_min & frequencies <= f_max);plot(frequencies(indices), Mag_X(indices))xlabel('Frequency (Hz)')ylabel('Amplitude')```上述代码将生成频率范围在0Hz到2000Hz之间的幅频响应图。
基于Matlab的电力系统谐波评估研究
维普资讯
吴杰 ． 等
基 于 Ｍａａ ｔ ｂ的电力 系统谐 波评估研究 ｌ 表 １ 部分变频器 工作特点
１ 谐波评估 常规方 法
电力系统的谐波评估对于简单 的网络可用简易 计算的方法； 对复杂系统和 多个谐波源可用谐波潮 流计算的方法¨ 。应用谐 波潮流计算求解时 ， 应先 确定谐波网络的数学模型。它是由网络 巾各元件的 谐 波 参数 组成 的 ， 常用 描 述 谐 波 网 络 的 连接 情 况 通 和支路导纳的谐波节点导纳矩阵表示。电力系统中 的谐波源主要是一些电力电子设备和部分变压器的 励 磁 支路 。可 以将 这些 谐波 源看 作 内阻抗 无穷 大 的 恒 电流源。计算足 由各谐波源节点注入谐波电流通 过该谐波网的网络方程求解各节点的谐波电压。各 节点的谐波 电流由该点的谐波电压和谐波源特性决 定。可以利用计算机编制潮流计算程序来分析复杂 系统中的谐波状况。 为 了获 得谐 波节 点 导纳 矩 阵 ， 需 要 知 道 各元 就 件 的谐 波 数 学 模 型 和 参数 ， 以及 它 们 的连 接 情 况 。在不对 称 情 况 下各 次 谐 波 具 有 同 的 相 序 特性 ， 零序 网络 还会 因变 压 器 绕组 的不 同接 线 方 式 和接地方式而形成与正 、 负序网络接线。这样使计 算变得繁琐 。另外 ， 谐波计算所需的数 据如供 电系 统各元件的频率特性和谐波参数 、 各谐 波源的频 谱 特性尤其是相频特性等数据 ， 往往很难 获得足够 的 足够精确的资料 ， 严重影响了编程 汁算的精度 。
吴 杰 ，刘 健 卢志刚’宋 国堂 姜顺 强 ， ， ，
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基于Matlab的电力谐波分析
摘要：谐波采样中存在的信号混叠问题，本文通过数据加窗和插值算法进行电力谐波的精确分析，此方法可以解决快速傅里叶变换（FFT）算法精度不高，特别是相位计算误差较大的问题。
关键词：谐波采样加窗插值快速傅里叶变换
采用快速傅立叶变换（FFT）进行电力系统谐波检测具有正交、完备等许多优点，在电能质量仿真分析取得了广泛的应用，但此方法很难做到同步采样和整周期截断，会导致频率、幅值和相位等参数不准，尤其是相位误差很大，无法对谐波进行准确的测量。
本文引入了加窗插值FFT算法，此算法硬件设计实现简单，具有良好的时频局部化特性,精度和实时性都均能满足谐波检测的实际要求。
通过用FFT算法和汉宁窗修正算法所得的谐波频率、幅值和相位的误差图分析可得，用FFT算法进行谐波检测相位误差较大大，计算结果精确度较差，利用本文算法可以有效减少了泄漏，抑制谐波之间、杂波之间及噪声的干扰，可以精确测量到各次谐波电压和电流的幅值及相位，完全可以满足电力系统的分析要求。