改进的Hilbert-Huang变换在船舶电网谐波检测中的应用

用 于船舶 电能质量 检测 中 。该 方法是 近 年来发 展起
来 的一种 新 的时 间序 列 信号 分 析 方 法 ， 被认 为 是 对 以傅里 叶变换 为基 础 的线性 和稳态谱 分析 的一 个重 大 突破 ， 针对 非线 性非 平稳 信号 的分析方 法 。 是
的正 常航 行 、 备 的 正 常 工 作 。 。所 以有 效 检 测 设
Ｊ ｌ ０ １ ｕｙ２ １
改进 的 Ｈｉ ｅｔ ａ ｇ变 换 在 船 舶 电 网谐 波 ｌ ｒ・ ｎ ｂ Ｈｕ 检 测 中 的应 用
苏玉 香 ， 国平 ，沈 晓群 ，叶继 英 刘
（ 江海 洋学 院机 电工程 学院 ，浙 江 舟 山 ３ ６ ０ ） 浙 １０ ０
摘 要 ：本 文 首 次 将 改 进 的 Ｈ ｌｅｔ ｕ ｎ ｒｎｆｒ （ Ｈ 方 法 用 于 船 舶 电 力 系 统 谐 波 检 测 中 。 ｉ ｒ Ｈ ａ ｇＴａ ｓ ｍ Ｈ Ｔ） ｂ — ｏ
Ｈ Ｔ方法在 分析 船舶 电 网谐 波 时存 在模 态混 叠现 象 ， Ｈ 不能 有效 得 出各 次谐 波分 量 ， 文 采 用基 于 本
Ｆ ｕｉ 变换 的 ｅ ｐｒ ａ ｍ ｄ ｅｏ ｐ ｓ ｉ （ ＭＤ） 法 ， 据 Ｆｕｉ 谱进 行频 带滤 波 ， ｏｒ ｒ ｅ ｍ ｉｃｌ ｏ ｅｄ ｃｍ ｏｉｏ Ｅ ｉ ｔｎ 方 根 ｏｒ ｒ ｅ 然后 再利 用 Ｅ Ｄ 分解得 到 准确的 ｉｔｎｉ ｍ ｄ ｎ ｔ ｎ（ＭＦ ， Ｍ ｎ ｉｓ ｏ ｅｆ ｃｉ Ｉ ） 最后 进行 Ｈ ｌ ｒ 变换得 到各 次谐 波 分 量 的瞬 ｒ ｃ ｕ ｏ ｉ ｅｔ ｂ 时频率 和 瞬时幅值 。有 效解 决 了 Ｆ ｕｉ 变换 不具备 时频局 部特 性 以及 ＨＨ ｏｒ ｒ ｅ Ｔ方 法存 在 的模 态混叠 问题 ， 实现 了真 正意 义上 的时频 分 析 。在 ＭＡ Ｌ Ｂ Ｓｍ ｌ ｋ平 台上 建 立船 舶 电 网谐 波 源模 型 ， Ｔ Ａ ／ ｉ ｕｉ ｎ 仿 真谐 波 电流信 号 ， 用改进 的 ＨＨ 应 Ｔ方 法进 行 分析 ， 并与 小波 包变换 方法相 比较 ， 仿真 结果表 明改进
分 解 ， 以把 任意 频率 的谐波 信号 提取 出来 ， 后利 可 然 用 Ｈｉ ｅｔ ｌ ｒ变换 对其 进行 时频谱 分析 。 ｂ Ｈ Ｔ方 法为 船 舶 电 网谐 波 检 测 提 供 了一 种 新 Ｈ
的途径 。
良好 的效 果 ， 是对 于非 线性 、 但 非平稳 信号 的分 析却
第３ ０卷 第 ３期 ２１ ０ １年 ７月
电 工 电 能 新 技 术
Ａｄ ａ ｃ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｆＥｌｃｒｃ ｌＥｎ ｉｅ ｒｎ ｎ ｅ ｇ ｖ ｎ ｅ ｃ ｏｏ ｙ ｏ ｅ ｔｉａ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ｅｎ ｒ ｙ
Ｖｏ ． ０ ．ＮＯ ３ １３ ．
电能 质量 问题 ， 并采取 相应 的抑 制措施 ， 船舶 电 网 对 正常 运行 具有 重要 意义 。
由于船舶 电网 电压 、 电流 信号 中基 波 的能 量 相 对 其他 各次谐 波能 量 要 大 ， 高次 谐 波 之 间能 量 相 各
差 不大 ， 直接 用 Ｅ Ｄ方法 对谐 波进行 分解 会产 生模 Ｍ 态 混叠 现象 ， 不能 有效 得 出各 次谐 波分量 ， 以本文 所 利 用基 于 Ｆ ｕｉｒ ｏ ｒ 变换 的 Ｈ Ｔ方 法对 谐 波信 号进 行 ｅ Ｈ
１ 引 言
船 舶 电力 系 统 是 一 个 容 量 较 小 的独 立 电力 系
时无 功功率 理论 的检 测方 法可检 测谐 波 电流和无 功 电流 ， 具有 良好 的实 时性 ， 在 三相 电压含 有谐 波和 但
不对 称 时 ， 检测 现对谐 波 电流和 无 功 电流 的实 时 检测 ， 缺 点 是 其 检测 精度 易受 部件参 数变 化 的影响 。 本文 首 次 将 改 进 的 Ｈｉ ｅｔ ｕ ｎ ｌ ｒ Ｈ ａ ｇ变 换 方 法 ｂ —
的 ＨＨ Ｔ对船 舶 电网谐 波检 测效果 非 常好 。 关键词 ： ｌｅ — ｕ ｎ Ｈｉ ｒ Ｈ ａ ｇ变换 ； ｏｒ ｒ变换 ； 舶 电 网； 波检 测 ｂ ｔ Ｆ ｕｉ ｅ 船 谐
中 图分 类 号 ：Ｔ ７ ２ Ｔ １ Ｍ １ ； Ｍ７４ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ３３ ７ （０ １ ０ －０００ １０ ． ６ ２ １ ） ３０ １－５ ０
传统 的船 舶 谐 波 检 测 方 法 是 基 于有 效 值 基 础
上 、 对稳 态特 性 的检测 ， 针 缺少对 暂 态过程 的特 征描 述 。现有 的检测 方法 有基 于频域 分 析 的傅 里 叶变换
（ Ｆ ）小 波 变换 ， ＦＴ 、 和基 于时域 分 析 的瞬 时无 功功 率
理论 和 ｄ ｑ变 换 法 Ｊ Ｆ 。Ｆ Ｔ对 平 稳 信 号 的分 析 具 有
无能 为力 。小 波变 换 结果 依赖 小 波 基 函 数 的选 择 ， 且小 波变 换 对 信 号 局 部 没 有 自适 应 性 。基 于 瞬
收 稿 日期 ：２ １－４ ２ ００ － ０ ０
作 者 简 介 ：苏 玉 香 （９ ２） １８ ． ，女 ， 东 籍 ， 师 ，硕 士 ， 究 方 向为 电力 系 统 电能 质 量 检 测 ； 山 讲 研 刘 国平 （９ １） ，浙 江 籍 ， 授 ， 究方 向 为 船舶 电气 自动 控 制 。 １５ 一 ，男 教 研
统， 冲击性 负载 大量 使 用 使得 电力 系 统 中 的暂 态 脉 冲、 涌、 浪 电压跌 落 等短 时 电能 质量 问题 比较 严重 。
导航设 备等 非线 性 负载 直 接 挂 在 电 网上 ， 得 电压 使 发生 畸变 ， 引起 严重 的时 变谐波 问题 ， 其直 接后果 是 使 船舶 上 的敏感 设备 不 能 正 常 运行 ， 至 可能 对 船 甚 舶 电力系统 的稳 定 性造 成 重 大 影 响 ， 而影 响船 舶 进