nghiên cứu phổ wavelet của các dạng xung quá điện áp không chu kỳ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN KHẤN NGHIÊN CỨU PHỔ WAVELET CỦA CÁC DẠNG XUNG QUÁ ĐIỆN ÁP KHÔNG CHU KỲ NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN KHẤN NGHIÊN CỨU PHỔ WAVELET CỦA CÁC DẠNG XUNG QUÁ ĐIỆN ÁP KHÔNG CHU KỲ NGÀNH : THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 60 52 50 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGUYỄN VĂN KHẤN NGHIÊN CỨU PHỔ WAVELET CỦA CÁC DẠNG XUNG QUÁ ĐIỆN ÁP KHÔNG CHU KỲ NGÀNH : THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 60 52 50 Hướng dẫn khoa học: TS HỒ VĂN NHẬT CHƯƠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012 Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet dạng xung điện áp không chu kỳ LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN VĂN KHẤN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 1988 Nơi sinh: Sóc Trăng Quê quán: Kế Sách- Sóc Trăng Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 190/4, Ấp 12, Ba Trinh, Kế Sách, Sóc Trăng Điện thoại quan: 07103.894.050 Điện thoại nhà riêng: 0949.397.559 Fax: E-mail: nvkhan@dhtcct.edu.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo từ 09/2006 đến 2010 Nơi học: Trƣờng Đại học Cần Thơ Ngành học: Kỹ thuật điện Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Luận văn Thiết kế cung cấp điện cho khu dân cƣ Nam Long dây cáp ngầm Thạc sĩ: Hệ đào tạo: quy tập trung Thời gian đào tạo từ 10/2010 đến 10/2012 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Thiết bị, mạng nhà máy điện Tên luận văn: Nghiên cứu phổ Wavelet dạng xung điện áp không chu kỳ Ngày & nơi bảo vệ luận văn: Tháng 10 năm 2012, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: TS Hồ Văn Nhật Chƣơng Trình độ ngoại ngữ: Tiếng Anh - mức độ: B1 HVTH: Nguyễn Văn Khấn i GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet dạng xung điện áp không chu kỳ Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Bằng Kỹ Sƣ Điện, Số hiệu bằng: 271347, Ngày cấp:18/08/2010 Nơi cấp: Trƣờng Đại học Cần Thơ III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Nơi công tác Thời gian Từ 07/2010 đến 02/2011 02/2011 đến Công việc đảm nhiệm Trƣờng Cao đẳng Nghề Cần Thơ Giảng viên Trƣờng Đại học Tại Chức Cần Thơ Giảng viên HVTH: Nguyễn Văn Khấn ii GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet dạng xung điện áp không chu kỳ LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng 10 năm 2012 (Ký tên ghi rõ họ tên) HVTH: Nguyễn Văn Khấn iii GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet dạng xung điện áp không chu kỳ LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, giảng viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý báu cho em toàn khóa học Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn TS Hồ Văn Nhật Chương, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ suốt trình thực đề tài luận văn tốt nghiệp giúp em hoàn thành luận văn thời hạn Xin chân thành cảm ơn gia đình bên em ủng hộ động viên cho em trình làm luận văn tốt Ngoài xin cảm ơn bạn bè, anh chị học viên khóa cao học 2010 – 2012 động viên, khuyến khích giúp đỡ vượt qua khó khăn suốt trình học thực luận văn Việc thực đề tài luận văn chắn không tránh khỏi thiếu sót kiến thức chuyên, hạn chế thời gian Kính mong nhận quan tâm, xem xét đóng góp ý kiến quý báu Quý Thầy, Cô bạn để đề tài luận văn hoàn thiện Một lần xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012 Người thực Nguyễn Văn Khấn HVTH: Nguyễn Văn Khấn iv GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet dạng xung điện áp không chu kỳ TÓM TẮT Đo lƣờng cao áp trình khó khăn, phức tạp tốn thời gian nhƣ tài Các giá trị cao áp thƣờng đƣợc đo gián tiếp qua thiết bị Trong thực tế, vấn đề đo lƣờng xác vấn đề cần tập trung nghiên cứu để đƣa kết xác Dựa theo số tiêu chuẩn đo lƣờng cao áp, từ tìm đƣợc giá trị phổ tần số để từ đƣa đƣợc thông số nhằm giúp cải tiến chất lƣợng đo lƣờng giúp cho nhà sản xuất sử dụng thông số để chế tạo thiết bị đo lƣờng xung cao áp xác Trong phần luận văn tiếp tục nghiên cứu khảo sát phổ Wavelet, tìm điều kiện tồn hàm toán học xung điện áp không chu kỳ Tìm mô hình toán học kết hợp với sử dụng phép biến đổi Fourier Wavelet để tìm đƣợc dạng phổ thuận nghịch, biết đƣợc khoảng tần số đáp ứng để giúp tìm đƣợc khoảng đo lƣờng với sai số 0.1% Tìm hiểu đƣợc phổ nghịch Wavelet qua phân áp từ giúp tìm đƣợc biểu thức dự đoán phổ nhanh giúp độ rộng băng thông để đo lƣờng xác Nội dung luận văn đƣợc chia thành chƣơng:  Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan  Chƣơng 2: Giới thiệu phƣơng pháp tính toán gần phƣơng pháp nội suy  Chƣơng 3: Cơ sở phép biến đổi Fourier phép biến đổi Wavelet  Chƣơng 4: Các dạng xung điện áp chuẩn thí nghiệm  Chƣơng 5: Phân tích phổ dạng xung điện áp chuẩn thí nghiệm  Chƣơng 6: Chƣơng trình code tính toán phục vụ luận văn  Chƣơng 7: Kết luận hƣớng phát triển đề tài HVTH: Nguyễn Văn Khấn v GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet dạng xung điện áp không chu kỳ ABSTRACT High voltage measurement is a difficult complex process, and expensive in terms of time as well as financial The high-voltage values is usually measured indirectly through the equipments In reality, accurate measurement problems are issues that need intensive research to give the most accurate results Based on highvoltage measurement standard, to find the value of the frequency spectrum to provide parameters to help improve measurement quality and to help manufacturers to use these parameters to manufacture impulse high-voltage measurement devices more accurately This thesis continues to survey, research Wavelet spectrum, to find conditions for the existence of mathematical functions impulse over-voltage non periodic Finding a mathematical model associated with the use of the Fourier and Wavelet transform to find the spectrum form of forward and invert, given the frequency of response to find a measurement error of 0.1% Learning Wavelet invert spectrum over voltage distribution The content of this thesis is includes six chapters:  Chapter 1: Overview  Chapter 2: Introduction approximate calculation method and interpolation method  Chapter 3: The basis of the Fourier transforms and the Wavelet transforms  Chapter 4: The standard voltage pulses in the experiment  Chapter 5: Spectral analysis of the pulsed voltage standards in experimental  Chapter 6: The code program calculate for thesis  Chapter 7: Conclusions and further development topics HVTH: Nguyễn Văn Khấn vi GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet dạng xung điện áp không chu kỳ MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v DANH SÁCH CÁC HÌNH xi DANH SÁCH CÁC BẢNG xv CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Mục đích giới hạn đề tài 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu .3 1.4 Điểm luận văn CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN GẦN ĐÚNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NỘI SUY Cơ sở toán học phƣơng pháp dây cung 2.1.1 Phƣơng pháp dây cung .4 2.1.2 Các bƣớc tiến hành tính toán 2.1.3 Giải thuật đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp dây cung .5 2.2 Cơ sở toán phƣơng pháp tính tích phân gần công thức Simpson CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÉP BIẾN ĐỔI FOURIER VÀ PHÉP BIẾN ĐỔI WAVELET .8 3.1 Giới thiệu phép biến đổi Fourier 3.1.1 Biến đổi Fourier 3.1.1.1 Biến đổi Fourier liên tục 3.1.1.2 Chuỗi Fourier 10 3.1.1.3 Biến đổi Fourier tín hiệu rời rạc DTFT 10 HVTH: Nguyễn Văn Khấn vii GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet dạng xung điện áp không chu kỳ [14] J Rohan Lucas, High voltage engineering, Senior professor in electrical engineering, Department of electrical engineering, University of Moratuwa, Sri Lanka, 2001 [15] RIABOB B M 1983 High Voltage Impulse Measurements Leningred Energy Publishers HVTH: Nguyễn Văn Khấn 104 GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet dạng xung điện áp không chu kỳ PHỤ LỤC CHƢƠNG TRÌNH CODE TÍNH TOÁN PHỤC VỤ LUẬN VĂN 1.1 Chƣơng trình xác định điều kiện tồn sóng xung sét K= Ts/Tds clear format long g e=1; a=1; b=3; x=0.5*exp(-1); while e>0.000001 c=(a+b)/2; if ((x-c*exp(-c))*(x-a*exp(-a)))1.678344663 x=giaiptsv(M); td(i,1)=Td; ts(i,1)=Ts; c(i,1)=M; d(i,1)=x; t1(i,1)=Td*(x-1)/(x*log(x)); t2(i,1)=Td*(x-1)/(log(x)); i=i+1; end end end t1 t2 -% HAM GIAI PHUONG TRINH SIEU VIET function x=giaiptsv(M) a=0.000000001; b=0.999999999; c=0; e=1 while e>0.000000001 c=(a+b)/2; if (hamf(M,a)*hamf(M,c))0.000001 HVTH: Nguyễn Văn Khấn 115 GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet dạng xung điện áp không chu kỳ c1 = (a1 +b1)/2; if ((hamft(c1,t1,t2) - 0.9*hamft(x1,t1,t2))*(hamft(a1,t1,t2)-0.9*hamft(x1,t1,t2)))0.000001 c2 = (a2 +b2)/2; if ((hamft(c2,t1,t2) - 0.9*hamft(x2,t1,t2))*(hamft(a2,t1,t2)-0.9*hamft(x2,t1,t2)))[...]... giới hạn của đề tài Với đề tài Nghiên cứu phổ Wavelet của các dạng xung quá điện áp không chu kỳ sau khi hoàn thành sẽ xây dựng các dạng xung điện áp chu n của các dạng xung quá điện áp không chu kỳ, phƣơng pháp biến đổi Fourier thuận và nghịch và kết hợp với phép biến đổi Wavelet thuận và nghịch, mô hình toán học của dạng điện áp xung thao tác không chu kỳ tiêu biểu, phổ tần số hiệu dụng của thiết... Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet của các dạng xung quá điện áp không chu kỳ Khảo sát mô hình toán học của xung quá điện áp không chu kỳ và điều kiện tồn tại hàm toán học Sử dụng biến đổi Fourier và Wavelet để khảo sát xung quá điện áp tiêu biểu để phân tích phổ của các dạng xung giúp đo lƣờng chính xác hơn Phân tích khảo sát phổ Wavelet của các dạng xung cao áp không chu kỳ tiêu biểu và từ... lƣờng xung điện áp cao nên các nhà nghiên cứu về lĩnh vực xung điện áp cao đã nghiên cứu rất nhiều phƣơng pháp đo lƣờng, và một trong những phƣơng pháp đo xung điện áp cao cũng mang lại độ chính xác cao cần nghiên cứu đó là phƣơng pháp phổ tần số hiệu dụng của thiết bị đo xung không chu kỳ cao thế Đó chính là lý do để tôi chọn đề tài Nghiên cứu phổ Wavelet của các dạng xung quá điện áp không chu kỳ ... bằng phƣơng pháp tích phân Simpson Nhận đƣợc phổ tần số của các xung quá điện áp chu n không chu kỳ qua phép biến đổi Wavelet HVTH: Nguyễn Văn Khấn 3 GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet của các dạng xung quá điện áp không chu kỳ Chƣơng 2 GIỚI THIỆU PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN GẦN ĐÚNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NỘI SUY 2 1 Cơ sở toán học của phƣơng pháp dây cung 2.1.1 Phƣơng pháp dây cung... 3.2.8.3 Biến đổi Wavelet Daubechies .39 3.2.9 Một số ứng dụng nổi bậc của Wavelet .40 3.2.9.1 Nén tín hiệu 40 3.2.9.2 Khử nhiễu 40 HVTH: Nguyễn Văn Khấn viii GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet của các dạng xung quá điện áp không chu kỳ CHƢƠNG 4: CÁC DẠNG XUNG ĐIỆN ÁP CHU N TRONG THÍ NGHIỆM 41 4.1 Các dạng xung điện áp chu n trong thí... Wavelet nghịch qua bộ biến đổi điện áp 74 5.3.2 Kết quả giá trị điện áp u2* (t ) theo f qua bộ phân áp bằng Wavelet nghịch .77 5.3.3 Phổ Wavelet nghịch qua bộ biến đổi điện áp ở tần số thấp .85 HVTH: Nguyễn Văn Khấn ix GVHD: TS Hồ Văn Nhật Chương Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet của các dạng xung quá điện áp không chu kỳ 5.3.4 Phổ Wavelet nghịch qua bộ biến đổi điện áp ở tần số cao 89 5.4... đoán phổ nhanh cho các dạng xung quá điện áp không chu kỳ Từ kết quả thực hiện để đánh giá về độ chính xác trong đo lƣờng cao áp đối với từng dạng sóng 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu Để áp ứng đƣợc các mục tiêu đề ra , đề tài đã sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu sau: Sử dụng phƣơng pháp dây cung và phƣơng pháp tính tích phân Simpson Sử dụng phƣơng pháp biến đổi Wavelet thuận và nghịch nghiên cứu phổ biên... sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet của các dạng xung quá điện áp không chu kỳ Hình 5.21a: Giá trị điện áp u2* (t ) theo tần số dạng sóng 1.56/60 s 82 Hình 5.21b: Giá trị điện áp u2* (t ) theo tần số dạng sóng 1.56/60 s 82 Hình 5.22a: Giá trị điện áp u2* (t ) theo tần số dạng sóng 0.84/60 s 83 Hình 5.22b: Giá trị điện áp u2* (t ) theo tần số dạng sóng 0.84/60 s 83 Hình 5.23a: Giá trị điện áp. .. Luận văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet của các dạng xung quá điện áp không chu kỳ Hình 4.5: Xung cắt ở đuôi sóng 45 Hình 4.6: Xung sét cắt ở đầu sóng 46 Hình 5.1: Dạng sóng của xung điện áp chu n 60 Hình 5.2: Phổ Fourier thuận sóng 1.2/50 s 61 Hình 5.3: Phổ Fourier nghịch sóng 1.2/50 s 62 Hình 5.4: Hàm cơ sở Wavelet Mexican biểu diễn ở dạng thời gian ... văn thạc sỹ Nghiên cứu phổ Wavelet của các dạng xung quá điện áp không chu kỳ 3.1.1.4 Chu i Fourier rời rạc .11 3.1.1.5 Biến đổi Fourier hữu hạn 12 3.1.2 Tìm hiểu biến đổi Fourier thuận 13 3.1.3 Tìm hiểu biến đổi Fourier ngƣợc .17 3.1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu đặc tính tần số 17 3.1.5 Nghiên cứu phổ của các tín hiệu cơ bản 21 3.1.5.1 Xung dạng hàm mũ