毕业设计中期报告-基于EMD分解的电力系统谐波分析方法研究.doc

中 北 大 学 毕业论文中期报告学 生 姓 名：学 号：学 院：计算机与控制工程学院学科管理部：专 业：电气工程及其自动化 设 计 题 目：基于EMD分解的电力系统谐波分析方法研究指导教师: 2015 年 5月 15日毕业论文中期报告学校中北大学专业电气工程及其自动化学生姓名班级11050442 学号1105044243 设计题目 基于EMD分解的电力系统谐波分析方法研究本人在该设计中具体应完成的工作 1）学习查阅相关书籍，技术资料；资料查阅不得少于20篇，其中英文文献不少于5篇；2）明确课题内容和要求，写出开题报告； 3）完成基于EMD分解的电力系统谐波分析方法研究的整体方案设计； 4）学习电力系统谐波的相关知识和MATLAB编程.；5）编写EMD分解和快速傅里叶变换时频分析程序； 6）翻译相关外文文献资料，不得少于3000字。1、 简述毕业设计开始以来所做的具体工作和取得的进展（要详细内容） 在此期间学习了电力系统谐波的相关知识：谐波产生的原因：当今电力电子装置的不断发展和电力技术的不断前进，一些非线性负载在电网中应用的越来越多了，使得电网中谐波变的无处不在。发电源质量不高产生谐波;输配电系统产生谐波;用电设备产生的谐波;家用电器如电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的主要来源之一。谐波的危害：能够导致电动机、各种变压器、各种用电设备更加浪费电能;会导致继电保护等设备不能够稳定工作，甚至会发生误操作和拒动的现象，使得这些设备安全性能大大降低；还能够使电力测量误差增大;对通信设备造成影响。谐波会对通信系统产生影响，甚至导致电话以及网络工作性能变差;延缓电弧的熄灭;谐波会给用户设备造成不良影响;谐波对人体有影响。快速傅里叶变换(FFT)的基本思想是把原始的N点序列，依次分解成一系列的短序列。充分利用离散傅里叶变换(DFT)计算式中指数因子 所具有的对称性质和周期性质，进而求出这些短序列相应的DFT并进行适当组合，达到删除重复计算，减少乘法运算和简化结构的目的。EMD分解过程基于以下假设：(1)信号最少有一个极大值和一个极小值；(2)时域特性由极值间隔决定；(3)如果数据序列完全缺乏极值但是仅包含拐点，那么它也可通过求导一次或多次来表示极值点，而最终结果可以由这些成分求积分来获得。具体方法是由一个“筛选”过程完成的： (1)首先找出信号s(t)所有的极大值点并将其用三次样条函数拟合成原数据序列上的包络线，再找出所有的极小值点并将其用三次样条函数拟合成原数据。 (2)计算上下包络线的均值，记为m1(t)，把原数据序列s(t)减去该均值即可得到一个去掉低频的新数据序列h1: (3)因为h1(t)一般仍不是一个IMF分量序列，为此需要对它重复进行上述处理过程。重复进行上述处理过程k次，直到h1(t)符合IMF的定义要求，所得到的均值趋于零为止，这样就得到了第1个IMF分量c1(t)，它代表信号s(t)中最高频率的分量：(4)将c1(t)从s(t)中分离出来，即得到一个去掉高频分量的差值信号r1(t),即有： 将r1(t)作为原始数据，重复步骤（1）、（2）、和（3），得到第二个IMF分量c2(t)，重复n次，得到n个IMF分量。这样就有： 当 Cn(t)或rn（t）满足给定的终止条件（通常使rn(t)成为一个单调函数）时，循环结束，由上面两个式子可以得到：其中，rn(t)为残余函数，代表信号的平均趋势。而各个IMF分量c1(t),c2(t)cn(t)分别包含了信号不同时间特征尺度大小的成分，其尺度依次由小到大。因此，各分量也就相应地包含了从高到底不同频率段的成分，每一个频率段所包含的频率成分都是不同的，且随信号本身的变化而变化。而EMD分解程序就是把这些公式以程序的形式展现出来，用计算机快速计算出各个IMF分量。同时学习了 MATLAB编程的一些基础知识，为后面的编程做好基础。 2、 目前存在问题，下一步的主要研究任务，具体设想与安排（要详细内容）目前存在的问题：1. 对编程还存在一定的问题；2. 对MATLAB编程的一些较为复杂的问题还没有完全弄清楚；3. 对EMD分解和快速傅里叶变换时频分析程序还存在问题。下一步： 1.学会MATLAB编程关于此论文的相关内容；2.多与老师和同学交流讨论，如期编写出程序；3.编写毕