改进NUTTALL窗FFT算法在煤矿APF谐波检测中的应用与验证

在煤矿供电系统中，非线性负荷的广泛应用导致电网电能质量下降，引发安全隐患。有源电力滤波器(Assistive Power Filter, APF)作为一种重要的装置，其关键在于谐波检测方法与控制的实时性和准确性，这直接关系到能否有效地补偿电力系统中的谐波和无功功率。本文主要探讨了有源电力滤波器在这一领域的应用研究。 首先，引言部分指出有源滤波器因其快速响应、高效补偿和动态连续补偿特性，在煤矿供电系统中发挥着至关重要的作用。谐波电流检测和补偿电流跟踪控制是APF性能优化的核心，精确的检测是实施有效补偿的基础。传统的检测方法包括模拟滤波器、FFT算法、瞬时无功功率理论、自适应检测和人工神经网络等，但这些方法存在频谱泄露的问题，影响了检测精度。 针对这些问题，作者提出了一种改进的基于NUTTALL窗的三峰插值FFT算法。NUTTALL窗是一种特殊的窗函数，它在一定程度上减少了频谱泄露，提高了信号处理的精度。三峰插值FFT算法通过增加采样点并利用插值技术，使得信号在被离散化时能够更好地保留信号的完整周期性，从而提高谐波检测的准确性和实时性。 该算法的基本原理是利用FFT对含有k次谐波的时域信号进行分析，通过公式（1）表达信号为不同频率成分的合成。通过NUTTALL窗函数和三峰插值，算法能够在不失真的情况下，更有效地识别和量化谐波分量，为有源滤波器的实时控制提供精确的数据支持。 文章接着详细阐述了基于双DSP的有源电力滤波器工作原理，双DSP架构可以并行处理信号，提高系统的运算速度和效率。作者通过Matlab仿真实验和实际试验验证了所提出的算法的有效性，结果显示该算法成功应用于APF，并且在谐波抑制方面表现出色。 总结来说，本文的研究重点在于提升有源电力滤波器在煤矿供电系统中的性能，特别是通过采用改进的NUTTALL窗三峰插值FFT算法，解决传统FFT方法在谐波检测中的问题，从而实现对谐波的高效抑制，保障电网的稳定运行和安全。这项研究成果对于改善煤矿企业的电能质量，降低安全隐患具有重要意义。