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Título: Estimação de componentes harmônicos e inter-harmônicos utilizando a técnica de decomposição esparsa de sinais
Título(s) alternativo(s): Harmonics and interharmonics components estimation based on signal sparse decomposition
Autor(es): Prado, Tatiana de Almeida
Orientador(es): Guarneri, Giovanni Alfredo
Palavras-chave: Método de decomposição
Algorítmos
Energia elétrica - Qualidade
Processamento de sinais
Decomposition method
Algorithms
Electric power - Quality
Signal processing
Data do documento: 7-Fev-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: PRADO, Tatiana de Almeida. Estimação de componentes harmônicos e inter-harmônicos utilizando a técnica de decomposição esparsa de sinais. 2019. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2019.
Resumo: Este trabalho propõe um algoritmo que utiliza a técnica de Decomposição Esparsa de Sinais para a estimação de componentes de frequência em sinais com distorções harmônicas e inter-harmônicas adquiridos de sistemas de energia. A aplicação dessa técnica depende de um dicionário e de um algoritmo de decomposição atômica. A construção do dicionário sobrecompleto é realizada a partir de funções-base das Transformadas Discretas Trigonométricas e do 4-fold overcomplete system. Essa combinação permite o ajuste de resolução de frequência no espectro da decomposição. As Transformadas Discretas Trigonoméricas do tipo II apresentam características mais adequadas para a decomposição do sinal. Algoritmos Greedy Pursuit e de Relaxação Convexa são avaliados em relação aos parâmetros de entrada, número de iterações até a convergência, a esparsidade da resposta, o erro de reconstrução e a medição dos componentes de frequência. Os ensaios realizados demostram a aplicabilidade do algoritmo Orthogonal Matching Pursuit. A estimação de componentes de frequência em quatro sinais sintéticos, sob diferentes condições de ruído, resolução de frequência e tamanho de janela mostrada, mostra que o algoritmo proposto é adequado a essa finalidade. Ao contrário o dos métodos baseados em Transformada Discreta de Fourier, o algoritmo proposto estima componentes inter-harmônicos com uma resolução de frequência de até 0,5 Hz. Quando comparado ao Matrix Pencil Method, o algoritmo proposto faz a estimação correta de frequência com erros menores na estimação de amplitude.
Abstract: This work presents an algorithm based on Signal Sparse Decomposition for estimation of frequency components in signals with harmonics and interharmonics distortions acquired from the power system. The use of this technique needs an overcomplete dictionary and an atomic decomposition algorithm. The overcomplete dictionary design is made based on the basis-functions of the Discrete Trigonometric Transforms and 4-fold overcomplete system. This combination renders the frequency resolution adjustable. For this application, the Discrete Trigonometric Transforms of type II have the most suitable features for signal decomposition. Greedy pursuit and convex relaxation algorithms are evaluated for many iterations until convergence, the sparsity of results, approximation and measurement of frequency components errors. The performed tests demonstrate the applicability of the OMP algorithm. The estimation of frequency components in four synthetic signals under different noise conditions, frequency resolution, and sampling window size show that the proposed algorithm is suitable for this purpose. Unlike the methods based on the Discrete Fourier Transform, the proposed algorithm estimates inter-harmonic components with a frequency resolution of up to 0,5 Hz. When compared to the Matrix Pencil Method, the proposed algorithm does not present errors of frequency and smaller errors in the estimation of amplitude.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4013
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