文章目录
- [1 直接在simulink仿真 同时进行FFT分析](#1 直接在simulink仿真 同时进行FFT分析)
- [2 基于离线数据的FFT分析](#2 基于离线数据的FFT分析)
- [3 关于FFT界面的参数说明](#3 关于FFT界面的参数说明)
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- [1 左侧面板：FFT 分析参数设置](#1 左侧面板：FFT 分析参数设置)
- [2 右上角图形：时域波形与 FFT 窗口](#2 右上角图形：时域波形与 FFT 窗口)
- [3 右下角图形：频域频谱与数据分析](#3 右下角图形：频域频谱与数据分析)
1 直接在simulink仿真 同时进行FFT分析
1.0 模型准备
1.1 调用powerGui
powerGui 用来求解电气模型, 但此时不求解电气模块比如Motor pmsm黑库模型，此时只用其内置的FFT模块，
- 离散采样 采样时间与全局采样时间必须一致
*** 保存数据相关设置**
单一仿真输出 (Single simulation output)，❌ 保持不勾选（即保持截图中的状态）。
为什么不推荐开启？
机制冲突：如果勾选此项，Simulink 会把 tout、yout、logsout 等所有数据，强行打包塞进一个叫 out 的大容器（SimulationOutput 对象）里。以后您想看波形，就得输入 out.yout，想看时间点得输入 out.tout，写代码会变得非常繁琐。
FFT 工具偏好：使用的 ***Powergui 的 FFT Analyzer，最喜欢直接抓工作区里独立的 ScopeData（带时间的结构体）***或者 yout。如果您把所有东西都打包进 out，FFT 工具反而可能找不到数据，或者需要在设置里多绕一道弯去指定路径。
- 调用FFT进行分析
2 基于离线数据的FFT分析
*** 准备工作**
*** 2 FFT分析** 同类型1
3 关于FFT界面的参数说明
利用这个工具进行电力电子或信号处理相关的仿真分析，把界面拆解为左侧参数设置、右上时域波形和右下频域频谱三个部分来逐一理解。
1 左侧面板：FFT 分析参数设置
这部分决定了软件"怎么切蛋糕"来分析您的信号，是设置中最核心的部分：
1. Structure with tim & Signal
• 含义：告诉工具从工作区的哪个变量里提取信号。比如您之前选的 ScopeData 就是示波器保存的数据，2nsOrder_LPF 则是您电路里某个二阶低通滤波器的输出信号。
2. Start time (s) - 起始时间
• 含义：从哪里开始截取数据做分析。通常在电力电子仿真中，电路刚启动时会有暂态过程（比如电容充电、电流建立），波形不稳定。
• 建议：一般设为 0 或等系统稳定后的某个时间点（如 0.1s），只分析稳态下的波形，这样算出来的谐波才准确。
3. Number of cycles - 周期数
• 含义：打算截取多少个基波周期的数据来算 FFT。
• 建议：通常设为 1 到 5 个周期即可。注意，这个值必须是整数，否则可能会引入频谱泄露误差。
4. Fundamental frequency (Hz) - 基波频率
• 含义：您预期的信号主频是多少。比如国内电网是 50Hz，国外常用 60Hz，您图中的设置是 20Hz。
• 关键作用：工具会以这个值为基准，去寻找它的 2次谐波（40Hz）、3次谐波（60Hz）等等。这个值设错了，后面的谐波分析全都会错。
5. Max frequency (Hz) - 最大频率
• 含义：频谱图横坐标看到的最高频率是多少。超过这个频率的成分将被忽略。
• 建议：通常设为基波频率的几十倍（如 50Hz 电网设 1000Hz 或 2500Hz）。这决定了频谱图能看多远。
6. Max frequency for THD computation - THD 计算最大频率
• 含义：计算总谐波失真（Total Harmonic Distortion）时，积分计算要算到哪个频率截止。
• 选项区别：
◦ Same as Max frequency：只算到上面设置的"最大频率"为止。
◦ Nyquist frequency：算到采样率的一半（奈奎斯特频率）。这通常包含更多高频噪声，算出来的 THD 可能会偏大。一般工程中建议选前者。7. Display style - 显示风格
• 含义：频谱图是画成柱状图（Bar）还是折线图（Line）。柱状图适合看离散的谐波分量，折线图适合看连续的频谱分布。
8. Base value - 基准值
• 含义：用于归一化的基数。设置为 1.0 意味着各个频率分量的幅度会以基波的幅度（1.0）为 100% 来进行百分比换算。
2 右上角图形：时域波形与 FFT 窗口
• 蓝色波形：这是您截取信号的真实时间轨迹。可以看到波形不是标准的正弦波，而是带有许多毛刺和畸变，这说明信号里含有谐波。
• 红色竖线窗口：这就是 FFT 工具的"聚光灯"。它直观地告诉您，工具是依据左侧的参数，仅仅提取了这两条红线之间的一小段数据来进行数学变换的。如果两条红线之间没有包含一个完整的周期整数倍，分析结果就会有误差。
3 右下角图形：频域频谱与数据分析
这是 FFT 计算后最核心的产出，横轴是频率（Hz），纵轴是幅度（相对于基波的百分比）。
• 柱子代表的含义：
• 0 Hz 处的柱子：代表直流分量（DC Offset）。您图中这个分量很大（约 68%），说明您的原始信号叠加了一个明显的直流偏置。
• 20 Hz 处的柱子：对应左侧设置的基波频率。这是信号的主体能量所在。图上方的文字显示 Fundamental (20Hz) = 0.5748，说明基波的基准幅度是 0.5748。
• 40 Hz、60 Hz、80 Hz 处的柱子：分别是 2次、3次、4次谐波。它们的高度代表了这些频率成分在信号中所占的比例。
• THD 指标：图上显示的 THD = 51.71% 是一个非常关键的结论。
• 含义：总谐波失真达到了 51.71%，意味着这个信号里只有不到一半的能量是我们需要的 20Hz 基波，剩下一大半都是各种杂波（谐波）。
• 工程判断：通常优质的电源或滤波器输出，THD 会要求在 5% 以下。51.71% 说明当前的信号质量很差，或者您正在故意测试一个极度失真的恶劣工况。
如果想更清晰地看清那些比较微弱的谐波（比如 60Hz 和 80Hz 的小柱子），尝试缩小右下角频谱图的纵坐标范围（Y轴）。在频谱图的空白处右键点击，选择缩放或设置坐标轴范围，把下限调高（比如从 0 调到 5 或 10），那些微弱的信号会变得突出明显！