Spectral estimation of distorted signals using prony method

• Autorzy: Łobos, T. , Rezmer, J.

Warianty tytułu

PL

Estymacja spektralna zniekształconych sygnałów z zastosowaniem metody Prony'ego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Modern frequency power converters generate a wide spectrum of harmonic components. Large converter systems can also generate non-characteristic harmonics and interharmonics. Standard tools of harmonic analysis based on the Fourier transform assume that only harmonics are present and the periodicity intervals are fixed, while periodicity intervals in the presence of interharmonics are variable and very long. In the case of frequency converters the periods of the main component are unknown. The Prony method as applied for signal analysis in power frequency converter was tested in the paper. The method does not show the disadvantages of the traditional tools and allow exact estimation the frequencies of all or dominant components, even when the periodicity intervals are unknown. To investigate the appropriateness of the method several experiments were performed. For comparison, similar experiments were repeated using the FFT. The comparison proved the superiority of the Prony method.

PL

Współczesne przekształtniki częstotliwości generują szerokie spektrum składowych harmonicznych. Podstawowe algorytmy analizy harmonicznej, bazujące na przekształceniu Fouriera, zakładają, że sygnał zawiera tylko składowe harmoniczne a okresy sygnału są stałe. Tymczasem, w obecności pod-harmonicznych okresy sygnału mogą być zmienne i bardzo długie. W przypadku przekształtnika częstotliwości okresy składowej podstawowej są na ogół nieznane. W pracy przeprowadzono badania metody Prony'ego w zastosowaniu do analizy sygnałów w przekształtnikach częstotliwości. Metoda nie posiada wad metod tradycyjnych i pozwala na dokładne wyznaczenie częstotliwości wszystkich, bądź dominujących składowych, nawet gdy nie jest znana okresowość sygnału. Przeprowadzono wiele eksperymentów. Dla porównania powtórzono te same eksperymenty stosując przekształcenie Fouriera. Wyniki porównania potwierdzają zalety metody Prony'ego.

Słowa kluczowe

PL

dyskretne przekształcenie Fouriera; metoda Prony’ego; analiza harmoniczna

EN

discrete Fourier transform; harmonics analysis; Prony method

• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 79, nr 10
• Strony: 735-738
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Łobos, T.

• Wroclaw University of Technology, 50-370 Wroclaw Poland,

autor

Rezmer, J.

Bibliografia

• [1] R. Carbone, D. Menniti, N. Sorrentino, and A. Testa, “Iterative Harmonics and Interhamonic Analysis in Multiconverter Industrial Systems”, 8th Int. Conference on Harmonics and Quality of Power, Athens (Greece), 1998, pp. 432-438.
• [2] T. Lobos and K. Eichhorn, “Recursive Real-Time Calculation of Basic Waveforms of Signals”, IEE Proc. Pt.C, vol. 138, no 6, November 1991, pp. 469-470.
• [3] Z. Leonowicz, T. Lobos, P. Ruczewski and J. Szymanda “Application of Higher-Order Spectra for Signal Processing in Electrical Power Engineering”, Int. Journal for Computation and Mathematics in Electronic Engineering COMPEL, , vol. 17, no. 5/6, pp. 602-611, 1998.
• [4] T. Lobos, T. Kozina and H.J. Koglin, “Power System Harmonics Estimation Using Linear Least Squares Method and SVD”, IEE Proc. on Gen. Transm, and Distrib., vol. 148, No. 6, pp. 567-572 Nov. 2001
• [5] M. Meunier and F.Brouage, “Fourier Transform, Wavelets, Prony Analysis: Tool for Harmonics and Quality of Power” ”, 8th Int. Conference on Harmonics and Quality of Power, Athens (Greece), 1998, pp. 71-76.
• [6] S. L. Marple, Digital Spectral Analysis, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1987
• [7] S. M. Kay, Modern Spectral Estimation: Theory and Application, Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1988, pp. 224-225.
• [8} M. R. Osborne and G. K. Smyth “A modified Prony algorithm for exponential function fitting. SIAM J. Sci. Statist. Comput., vol. 16, pp. 119-138.
• [9] T. Lobos and J. Rezmer, “Real Time Determination of Power System Frequency”, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, August 1997, vol. 46, no 4, pp. 877-881.
• [10] G. Gentile, N. Rotondale, M. Franceschini and C. Tassoni, “Fault operation of inverter-fed induction motor”, in Proc. 31st Universities Power Engineering Conf. Vol. 2, pp. 353-360.