Blackman-Harris窗下相位校正的高效电力谐波分析法

本文主要探讨了在电力系统中,特别是在电能计量和电能质量分析中,如何提高基于快速傅立叶变换(FFT)的信号谐波分析精度，以应对因非同步采样和非整周期截断导致的频谱泄漏问题。作者刘海升、付志红、张淮清和李胜芳针对这一挑战，提出了一个新颖的方法——基于Blackman-Harris相位差校正信号谐波分析。 Blackman-Harris窗函数是一种特殊的窗函数，它结合了平顶和衰减特性，具有良好的离散谱特性，能够在保持信号完整性的同时减少边框效应。文章首先分析了Blackman-Harris窗函数在时域和频域的特性，强调了其在滤除噪声和改善谱分辨率方面的优势。通过将其应用到信号处理过程中，对谐波信号进行加权，作者改进了传统的频谱相位差校正方法。 传统相位差校正是为了补偿由于不同频率分量在采样过程中产生的相位差，但当使用FFT时，如果没有适当的窗口处理，可能会导致分析结果的不准确。作者提出的算法是通过Blackman-Harris窗对信号进行预处理，然后利用相位差校正原理，精确计算信号的基波频率、幅值和初相角，从而有效地减少了频谱泄漏带来的影响。 在实验仿真部分，文章对比了使用Blackman-Harris窗与常规余弦窗进行相位差校正后的运算时间和精度。结果显示，虽然Blackman-Harris窗的运算时间并没有明显增加，但分析精度得到了显著提升。这表明该方法在保持高效性的同时，提高了分析结果的可靠性。 总结来说，本文的主要贡献在于提供了一种高效且精确的电能信号处理技术，适用于高精度电能计量和电能质量评估。Blackman-Harris窗与相位差校正的结合，不仅简化了算法实现，而且提升了分析的通用性，对于电力系统的实时监控和故障诊断具有重要的实际应用价值。