FFT 算法在电网谐波检测中的应用
2013-10-21王鑫,刘岩
王 鑫,刘 岩
(1.佳木斯大学 黑龙江 哈尔滨 150030;2.哈尔滨市卫生局 黑龙江 哈尔滨 150000)
FFT[1]的全称是Fast Fourier Transform,就是不断将长序列的DFT 分解为短序列的DFT,并利用WmN的周期性和对称性及其一些特殊值来减少DFT 运算量的快速算法。文中使用的基2 FFT 算法是最基本最常用的傅里叶快速算法。
由于交流电网有效分量为工频单一频率,因此任何与工频频率[2]不同的成分都可以称之为谐波。由于正弦电压加压于非线性负载,基波电流发生畸变产生谐波[3]。谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低,使电气设备过热、产生振动和噪声,并使绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量放大,造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱。对于电力系统外部,谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。文中使用FFT 算法既能有效地检测出电网谐波,又能满足实时性要求,在实际应用中取得了较好的保护作用。
文中主要介绍使用TMS320F2812[4]高性能DSP 处理器作为算法硬件平台,并根据该处理器的结构编写基2 FFT 算法,并且该方案已成功应用到电网谐波的检测中。TMS320F2812 是德州仪器出品的16 位高性能数字处理器,主频可达150 MHz,单片集成了Flash、SRAM 以及多种外设,并且成本低廉,广泛适用于各种工控应用。
1 基2 FFT 算法
长度为N 的序列x(n)的N 点DFT为

由上式可知,计算X(k)的每一个值需要计算N 次复数乘法和N-1 次复数加法,所以计算X(k)的N个值需要计算N2次复数乘法和(N-1)*N 次复数加法。……
