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研究生:藍建凱
研究生(外文):Lan, Chien-Kai
論文名稱:以傅立葉級數為基礎之即時電力品質檢測系統開發
論文名稱(外文):Development of Real-Time Power-Quality Estimation System Based on Fourier Series
指導教授:陳永欽陳永欽引用關係陳正一陳正一引用關係
指導教授(外文):Chen, Yung-ChinChen, Cheng-I
口試委員:陳正一陳永欽陳兆南吳孟軍
口試委員(外文):Chen, Cheng-IChen, Yung-ChinChen, Chao-NanWu, Menq-Jiun
口試日期:2014-07-22
學位類別:碩士
校院名稱:亞洲大學
系所名稱:資訊工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:零交越點演算法電力訊號傅立葉演算法DAQLabVIEW
外文關鍵詞:zero crossing algorithmpower signalsFourier algorithmDAQLabVIEW
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本文旨在提出一個簡單的方法,以零交越點演算法為基礎,檢測電力訊號之頻率。首先利用傅立葉演算法作為數位濾波取出訊號中的基頻正弦和餘弦部分,再以零交越點演算法技術應用到正弦或餘弦信號,以計算該弦波訊號之頻率。
本文將此理論發展應用於個人電腦中,以分析運算所擷取出的訊號,而電腦配備需具有資料擷取卡(Data Acquistion Card)設備和圖控式軟體LabVIEW,將所取得的訊號濾出並儲存在記憶體中,再用零交越點演算法確定信號頻率。此開發系統可模擬產生帶有高次諧波及雜訊的訊號源,並利用程式平台估算其基頻弦波訊號之頻率。實驗證明,本文所提零交越點演算法是一種量測頻率的有效方法。

This paper aims to propose a simple way to detect the frequency of electrical signals based on zero-crossing point algorithms. First, by using Fourier algorithm as a digital filter to fetch the baseband Sine and Cosine portions of signals, and then a zero crossing algorithm technology is applied to sine or cosine signal to calculate the frequency of the sine wave signal. It is intended to apply this theoretical development in personal computers to analyze the operation of the extracted signal. However, this computer must be equipped with DAQ (Data Acquisition Card) device and supervisory control and data acquisition (SCADA)-based software LabVIEW to filter the acquired signals stored in memory and then determines the signal frequency by the zero-crossing algorithms. This developed system can be simulated with a high-order harmonic generation and noise signal source, and the program can be used to estimate the frequency of baseband sinusoidal signals. Experiments show that the zero-crossing algorithm is an effective method of measuring the frequency.
第一章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究動機及目的 1
1.3研究方法 2
1.4論文架構 4
第二章 電力品質現象 5
2.1電力頻率偏移 5
2.2諧波 5
2.2.1 諧波的定義 5
2.2.2 諧波的種類 6
2.2.3 諧波的產生 7
2.2.4 諧波的影響 8
2.3電力品質事件 10
2.3.1電壓驟升 11
2.3.2電壓驟降 11
2.3.3電力中斷 11
第三章 以傅立葉級數為基礎之分析技術 13
3.1 回顧常用的檢測方法 13
3.1.1傳統之普羅尼法 13
3.1.2 快速傅立葉轉換 16
3.1.3傳統零交越點演算法分析 17
3.2改良式演算分析技術 20
第四章 系統實作與實驗分析 24
4.1即時電力品質檢測系統架構 24
4.2諧波檢測分析 28
4.2.1較大的諧波干擾測試 28
4.2.2雜訊干擾測試 36
4.2.3間諧波干擾測試 41
第五章 結論與未來方向 46
5.1結論 46
5.2未來研究方向 47
參考文獻 49

圖目錄
圖1.1 量測示意圖 3
圖2.1 60 Hz摻入120 Hz諧波 6
圖2.2 60 Hz摻入300 Hz諧波 6
圖2.3 電壓驟升 11
圖2.4 電壓驟降 11
圖2.5 電力中斷 12
圖3.1 零交越演算法示意圖 18
圖3.2 信號第3次和第5次諧波和雜訊組件 21
圖3.3 含有3次與5次諧波的失真波形 22
圖4.1 人機介面-1 24
圖4.2 人機介面-2 25
圖4.3 實機狀況 26
圖4.4 儀器接線 26
圖4.5 手機抓取資料 27
圖4.6 60 Hz與120 Hz混波 31
圖4.7 60 Hz與240 Hz混波 31
圖4.8 60 Hz與300 Hz的混波 32
圖4.9 60 Hz與420 Hz的混波 32
圖4.10 經由傅立葉級數的及未經傅立葉演算法 33
圖4.11 摻入諧波電力中斷的情況 34
圖4.12 摻入諧波電力驟降的情況 35
圖4.13 摻入諧波電力驟升的情況 36
圖4.14 加入雜訊 37
圖4.15 利用DFS計算後波形 38
圖4.16 摻入雜訊電力驟降的情況 38
圖4.17 摻入雜訊電力驟升的情況 39
圖4.18 摻入雜訊電力中斷的情況 41
圖4.19 間諧波對零交越的破壞 42
圖4.20 摻入間諧波電力中斷的情況 43
圖4.21 摻入間諧波電力驟升的情況 44
圖4.22 摻入間諧波電力驟降的情況 45
圖5.1 目前研究流程 47
圖5.2 未來研究方向 48




表目錄
表2.1 電子設備耐諧波干擾程度 10
表4.1 較大諧波干擾測試結果 29
表4.2 各諧波破壞零交越點的最小值 30
表4.3 二倍數諧波的最小破壞點 30
表4.4 雜訊的干擾測試解果 38



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