12 相位谱 phase_spectrum

12　相位谱 phase_spectrum

用途

各频率分量的相位，用于滤波器、互感器的相频特性。

示例（5 张）

12-1　二阶低通滤波器的相位谱

12-2　变压器绕组对地电容的相位响应

12-3　电缆分布的相频特性

12-4　电流互感器的相位误差谱

12-5　并网逆变器的输出相位谱

代码

以下 5 个函数取自 code/第二批_信号分析261107.py，直接调用即可出图。样式（宋体 + Times、10 磅、刻度朝内四边、留白自检）由 code/公共配置261107.py 的 setup_cn_style() 和 save() 统一提供，本节不再重复。

# 摘自 code/第二批_信号分析261107.py

def ph_01():
    """二阶低通滤波器的相位谱。"""
    fig, ax = new_fig()
    fs = 5000
    t = np.arange(0, 4.0, 1 / fs)
    x = (np.sin(2 * np.pi * 20 * t) + 0.6 * np.sin(2 * np.pi * 120 * t + 0.8)
         + 0.25 * np.sin(2 * np.pi * 400 * t + 2.1))
    ax.phase_spectrum(x, Fs=fs, color=C1, lw=0.9)
    ax.grid(False)
    ax.set_xlim(0, 1500)
    ax.set_xlabel("频率 " + IT["f"] + " / Hz")
    ax.set_ylabel("相位 / rad")
    save(fig, "12_相位谱", "12_相位谱_低通滤波器相频")

def ph_02():
    """变压器绕组对地电容的相位响应。"""
    fig, ax = new_fig()
    rng = np.random.default_rng(1202)
    fs = 2000
    t = np.arange(0, 4.0, 1 / fs)
    x = (np.sin(2 * np.pi * 50 * t) + 0.4 * np.sin(2 * np.pi * 250 * t)
         + 0.2 * np.sin(2 * np.pi * 550 * t) + rng.normal(0, 0.05, t.size))
    ax.phase_spectrum(x, Fs=fs, color=C3, lw=0.9)
    ax.grid(False)
    ax.set_xlim(0, 700)
    ax.set_xlabel("频率 " + IT["f"] + " / Hz")
    ax.set_ylabel("相位 / rad")
    save(fig, "12_相位谱", "12_相位谱_变压器绕组的相频")

def ph_03():
    """电缆分布的相频特性。"""
    fig, ax = new_fig()
    rng = np.random.default_rng(1203)
    fs = 4000
    t = np.arange(0, 2.0, 1 / fs)
    x = (np.sin(2 * np.pi * 100 * t) + 0.5 * np.sin(2 * np.pi * 400 * t)
         + 0.3 * np.sin(2 * np.pi * 900 * t) + rng.normal(0, 0.06, t.size))
    ax.phase_spectrum(x, Fs=fs, color=C1, lw=0.9)
    ax.grid(False)
    ax.set_xlim(0, 1500)
    ax.set_xlabel("频率 " + IT["f"] + " / Hz")
    ax.set_ylabel("相位 / rad")
    save(fig, "12_相位谱", "12_相位谱_电缆相频特性")

def ph_04():
    """电流互感器的相位误差谱。"""
    fig, ax = new_fig()
    rng = np.random.default_rng(1204)
    fs = 3000
    t = np.arange(0, 3.0, 1 / fs)
    x = (np.sin(2 * np.pi * 50 * t) + 0.35 * np.sin(2 * np.pi * 150 * t)
         + 0.15 * np.sin(2 * np.pi * 350 * t) + rng.normal(0, 0.04, t.size))
    ax.phase_spectrum(x, Fs=fs, color=C5, lw=0.9)
    ax.grid(False)
    ax.set_xlim(0, 900)
    ax.set_xlabel("频率 " + IT["f"] + " / Hz")
    ax.set_ylabel("相位 / rad")
    save(fig, "12_相位谱", "12_相位谱_互感器相位误差")

def ph_05():
    """并网逆变器的输出相位谱。"""
    fig, ax = new_fig()
    rng = np.random.default_rng(1205)
    fs = 6400
    t = np.arange(0, 1.0, 1 / fs)
    x = (np.sin(2 * np.pi * 50 * t) + 0.18 * np.sin(2 * np.pi * 250 * t + 0.7)
         + 0.1 * np.sin(2 * np.pi * 550 * t + 1.4) + rng.normal(0, 0.03, t.size))
    ax.phase_spectrum(x, Fs=fs, color=C3, lw=0.9)
    ax.grid(False)
    ax.set_xlim(0, 1600)
    ax.set_xlabel("频率 " + IT["f"] + " / Hz")
    ax.set_ylabel("相位 / rad")
    save(fig, "12_相位谱", "12_相位谱_逆变器输出相位")

说明

• 图片尺寸 1181×944 px（100 mm × 80 mm @ 300 dpi），三维图为 1181×1122 px。
• 图内不放标题，图题由本文件的二级/三级标题承担。
• 数据为贴近广东实际量级的仿真算例，随机种子固定，重跑结果一致。