毕业论文外文翻译-电力系统谐波检测中的频域插值小波变换（含英文原文）.doc

中北大学2015届毕业设计外文文献翻译 外文文献为PDF格式，下载后双击即可打开另存电力系统谐波检测中的频域插值小波变换（自动化工程，电子科学与中国科技大学成都学院中国61005）摘要：针对谐波检测，快速傅里叶变换只能检测整数次谐波，确切地说短时傅里叶变换可以检测低分辨率非整数谐波，和一些前者基于小波变换的方法没有导致低测量失真还原方案精度和鲁棒性较差。频域插值算法来检测谐波是建议通过选择香农小波。香农小波是正交小波具有最佳理想的频域的定位能力，它可以限制小波走样，但带来吉布斯振荡现象会同时发生。加穿插值算法被开发来克服这个问题。仿真表明，该方法能有效地消除混叠，频谱泄漏和吉布斯现象，因此它提供了用于电力系统的谐波分析的有效手段。关键词：小波变换;频域插值;小波走样;谐波 多频谐波检测是非常重要的故障诊断，谐波分析和参数检测在电力系统1,2。常规谐波测量方法是快速傅立叶变换（FFT）和短时傅里叶变换（STFT），FFT适用于整数谐波分析，但它带来较大误差到期的非整数次谐波其频谱泄漏，混叠和栅栏效应。STFT可以检测非整数或非周期的谐波仅具有低的分辨率，因为它的窗函数具有一个固定窗口长度和频率。 为了克服该局限性，在现有方法，一种新的工具，小波变换（WT），是适用于谐波研究3,4。然而，许多文献表明，基于小波的方法是优于传统的谐波检测技术，但基于小波变换的方法仍不能满足由于精确性的要求导致小波走样。对称性，正交性，规律性要达到短期维持，和消失瞬间是重要的小波应用信号处理。 Daubechies小波都表示没有单小波具备所有现实中存在的属性，则需要选择根据应用的目的5。梅耶表示说传统的小波是不适合的语音或谐波分析6。之一的Mallat在多分辨率的思想分析是：不同的尺度应该对应不同的频率分量，和不同分解水平应对应于不同频率运行趋势，但它往往对行为思想的小波走样7。表示几乎所有现有的子波不能有效地分析谐波，因为他们没有满足分割频带的情况严格和能量集中的条件下，它应该重建新的小波具有小锯齿。在本文中，一种新的基于小波的方法它可以有效地消除混叠显影。实验结果表明，这种新方法具有可观的改进的性能相比其他常规方法。1. 小波变换的别名对于，小波变换的信号被定义为： （1）或： （2）公式（1）在时域的定义相当于到频域形式如式（3），以及等效频域形式被定义为： （3） 表示傅里叶变换，代表信号的傅里叶变换。信号分析，WT的物理本质是固定-Q滤波器组，并且母小波定义了两个时间频率窗口时间和频率空间： （4） （5）是时域中心，是频域中心，是时域宽度，是频域宽度，和分别是两个窗口的中心。基于海森堡不确定理论： （6） 这表示，对于一个信号，在属性时域是相反的，在属性频域，同时以使没有一个小波具有短的时间和频率域宽度。基于Gabor理论，在分析信号，如果需要分割频带成非重叠子带彼此相邻，然后，它需要各子带中心和其宽度满足： （7）基于上述两种理论，作为固定Q滤波器，小波应满足海森堡不确定理论，但不能满足理论的Gabor规模的变化，使得子带将重叠严重的会带来频带失真。为子带内uncentralized能量，能量一些子带会扩散到其他的，以便它导致频谱泄漏现象。2. 频域插值算法 对于小波变换，研究表明，消失矩决定了它的快速衰减，规律性属性决定了它的频域分辨率，对称性属性决定了其滤波银行线性相位特性，正交特性秤内决定了其信息冗余，时域紧维持决定了它的可计算特性，频域维持偏紧决定了它严格划分频带。没有单一小波具有上述所有优点在现实中。因此，人们的优点或两个应该是强调应用。为了克服小波走样，严格划分频带特性应该强调特别。本文选取小波香作为母小波。香农小波被定义为公式（8）和公式（9）。香农小波是正交频域紧支撑小波具有最佳理想的频域定位能力，这可以严格执行因频带划分其频域矩形窗的波形5,8。但是，由于它的矩形窗口的能量不集中，它可以带来“吉布斯振荡”现象。为此，本文开发了一个插算法来克服这些问题。 （8） （9）假设香农频域波形对应于缩放被示为图1，这是一个矩形窗口。我们插入N-1样品值到矩形窗口，它可以达到时，使矩形窗被平均分成N个不同的子频率窗口。这些不同的分频窗对应于不同的中心或宽度，不同的移位参数，所以式（3）可以如下进行。 那么它将达到： （10）当表示离散傅立叶变换（DFT）在插补点m，为插补值，其中计算的关键是解决方案。是除在内部的N个这相当于分成N个在间隔，它的本质是计算DFT在单位圆的截面，也可以是由线性调频z计算变换（CZT）。 （11） （12）基于CZT算法，则有：， ，其中，CZT的初始化阶段是相邻取样之间的相位间隙点，它实现： （13） 把代入式（13），所得为： （14）定义： （15） （16） （17）如果值被确认，值N和值W被确认，那么，和可由公式（15）和公式（16）计算，和由式（17）确认，因此可由公式（10）计算得出。更换不同的a值，它可完成的转换。3. 分析结果 该算法的蓬勃测试有已经完成使用合成波形验证其准确性和鲁棒性。仿真实例信号是从参考文献引用。电力系统谐波合成信号为： 当和是25Hz，35.85Hz，50Hz，86.6Hz和150Hz。频率和这些谐波振幅都被选择表示可以在电力可能存在的情况下需要准谐振系统的波形鉴定。所获得的结果使用所提出的算法示于图2和图3。（a） 原始信号和近似值 （b）原始信号和细节图2 采用频域 WT结果插补转换基于小波变换的Mallat的思想，在多分辨率分析，不同规模应对应于不同的频率成分，并不同的分解水平应符合不同频率的运行趋势。然而，在工程应用中，它经常作用于由于变换的混叠小波。从图2中，我们可以看到，不同的频率分量对应于不同规模和不同的比例一个有不同的变化趋势线。在图2（a），a4的和a5是已分离的低频组件谐波。在图2（a）和图2（b），A3，D4和D5具有0值的幅度，表示没有频谱泄漏。在每一个规模，波形无振动表示克服“吉布斯”现象有效。（a） FFT的频谱（b）短时傅立叶变换频谱（c）算法频谱图3 三种方法光谱对比 图3显示了三种频谱比较方法。在图3（a），FFT只能确定三个整数次谐波，即25赫兹，50赫兹和150赫兹，它不能识别非整数谐波，并带来一些假冒的高频分量，因为频谱泄漏和栅栏效应。在图3（b）中，STFT可以识别整数和非整数谐波但不能准确量化他们，因为和振幅是错误的，它真正的值分别是0.3，0.7，0.5和0.4。在