ЮЖНО-СИБИРСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК

ISSN 2304-1943
ЭЛ № ФС 77 – 52804

Об издании Выпуски Выпуски за 2017 год Выпуск 4(20) - декабрь 2017 ВЛИЯНИЕ НАЧАЛЬНОЙ ФАЗЫ ВХОДНОГО СИГНАЛА НА ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНОГО СПЕКТРА С ПОМОЩЬЮ БПФ

ВЛИЯНИЕ НАЧАЛЬНОЙ ФАЗЫ ВХОДНОГО СИГНАЛА НА ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНОГО СПЕКТРА С ПОМОЩЬЮ БПФ

А.Н. Серов, А.А. Дементьева
Ключевые слова:  дискретное преобразование Фурье, измерение частоты электросети, амплитудный спектр, эффект «растекания спектра», переход сигнала через нуль
Аннотация:

В настоящее время для измерения амплитудного спектра наиболее популярен подход, основанный на применении дискретного преобразования Фурье (ДПФ). В случае, если требуется определить амплитудное значение большого числа спектральных составляющих наиболее эффективно применение алгоритмов быстрого преобразования Фурье (БПФ). Для успешного применения данных алгоритмов число обрабатываемых отсчетов входного сигнала должно быть равно степени двух или четырех. Это условие накладывает ограничение на применение алгоритма БПФ, что является его недостатком. Основным источником возникновения дополнительной погрешности измерения амплитудного спектра в случае применения ДПФ является так называемый эффект «растекания спектра». Данный эффект вызван невыполнением условия кратности времени измерения и периода входного сигнала, значение которого для реальных электрических сетей может отклоняться от номинального значения. Дополнительное измерение частоты входного сигнала с последующей подстройкой числа обрабатываемых отсчетов в случае применения БПФ невозможно ввиду ограничения на число брабатываемых отсчетов (число отсчетов должно быть равно степени двух или четырех). Применение альтернативного подхода, основанного на передискретизации сигнала, сопряжено с рядом сложностей, связанных с реализацией цифрового интерполятора и оценкой его погрешности преобразования. В статье рассмотрен подход основанный на измерении частоты входного сигнала и последующей подстройкой времени начала измерения. Выполнено исследование влияние времени начала измерения на погрешность измерения амплитудного спектра с помощью БПФ. Предложен алгоритм выполнения измерения амплитудного спектра и оценены погрешности при условии конечной частоты дискретизации и конечной точности выполнения подстройки времени начала измерения. Достоверность полученных аналитических выражений подтверждена результатами имитационного математического моделирования, выполненного в программном пакете Matlab 8.0. Полученные результаты показывают, что применение предлагаемого подхода позволяет снизить погрешность измерения амплитудного спектра не менее чем в два раза.

 


скачать полный текст статьи

  

Контакты

Россия, 659305, Алтайский край, г. Бийск, ул. Трофимова, 27, к. 404Б
Тел. +7-923-162-93-27
e-mail: info@s-sibsb.ru

Свидетельство