熊隽迪，崔世海，涂雪芹

（1.重庆电力高等专科学校，重庆 400053；2.长安福特汽车有限公司，重庆 401120）

1 利用DSP中AD7606芯片进行谐波分析实时仿真实验时存在的问题

进行谐波分析实时仿真实验时，利用C语言编写FFT算法，并将程序下载至DSP芯片。运行结果显示，信号采样频率设置较低时，可以准确分析谐波的幅值、频率信息；信号采样频率设置较高时，采样获取的波形出现畸变，无法分析信号内包含的信息[1]。经分析发现，由于编写的FFT算法运行效率较低，AD7606芯片两次采样期间，第一次采样所得的信号信息还在进行傅里叶分析时，第二次采样已经完成，造成第一次部分采样点信息被覆盖，导致采样波形畸变[2-3]。

2 利用专用FFT库函数进行谐波分析实时仿真实验可得到较理想效果

为了提高信号采样率，笔者决定利用TI提供的DSP芯片专用FFT库函数进行实验[4]。利用信号发生器产生1、3、5和7次奇次谐波信号，设置信号的采样频率为2 560 Hz，采样点数为512个，分辨率为5 Hz。谐波信号波形如图1所示，谐波信号模型为：

其中，基波频率f为50 Hz。

DSP中利用FFT分析计算得到的谐波信号频谱如图2所示。由于频谱的分辨率为5 Hz，因此信号中除基波外，还有3、5、7次谐波[5]。由于是实时采样分析，且程序运行效率较低，若程序中直接加入计算采样电压实际幅值的代码，就会导致采样波形与实际输入波形不符[6]。利用图中数据整除采样点数，通常为256，计算得到取样后基波及各次谐波的幅值，分别为3.04 V、2.02 V、1.01 V和0.50 V。

图1 谐波信号波形

3 实时分析铁路线变电站的电流信号

随着经济的发展，我国铁路建设速度进一步提高，由铁路引发的电能质量问题吸引了越来越多科技工作者的关注。与电网中其他电气设备不同，电气化铁路牵引装置具有随机波动性和单相不对称性的特点，能够产生大量谐波并注入到电网中，对电网及其他电力用户造成巨大影响。当前，我国铁路负荷品质及管理水平较低，负序、谐波等会严重影响电力系统的电能质量。笔者结合当前研究工作，采集了某铁路线变电站的电流信号，如图3所示。

利用所设计的电能质量检测系统进行谐波分析，得到电流信号的谐波信息。信号的采样频率为5 120 Hz，采样点数为1 024，频谱分辨率为5 Hz。信号频谱信息如图4所示。

图2 信号频谱信息

图3 电铁电流信号波形

由图4（a）信号频谱图可知，电铁电流信号中主要包括3、5、7和9次谐波，可以直接得出基波及各次谐波的实际幅值，分别为2.721 9 V、0.186 V、0.214 2 V、0.083 3 V和0.103 0 V。

4 结 论

本次实验利用信号发生器实现了含谐波信号的实时检测，并且分析了某电铁的电流信号，成功得到了其所含谐波次数及各次谐波的幅值，为利用信号发生器实现含谐波信号的实时检测提供帮助。但是，进一步的研究中还存在以下几点问题：（1）没有得到基波及各次谐波的相位信息；（2）对采样信号只是简单加矩形窗截断，没有进一步做加窗插值处理，实际电网实验会存在泄漏效应和栅栏效应；（3）信号采样率低，采样点数不足，导致分辨率较低，需优化程序，使其运行更加高效，提高分辨率。

图4 电铁电流信号频谱信息