准确检测谐波参量已成为减少谐波污染、防止谐波危害和维护电网安全运行的前提和关键。快速傅里叶变换算法由于其原理简单且易于在硬件电路中实现,已成为一种典型的谐波检测方法。非同步采样时,直接应用FFT进行谐波检测容易产生频谱泄露和栅栏效应,无法准确地检测出谐波参量。采用性能优良的窗函数,对信号进行时域加窗,可有效抑制频谱泄露;对离散频谱进行插值校正,可减少栅栏效应引起的误差。本文针对FFT谐波检测中存在的以上两个问题,从已有的经典窗出发,观察其频谱特性,为构建新型窗函数及其改进FFT电力谐波分析方法奠定基础。本文的主要工作有:(1)本文在分析余弦窗函数的基础上,选用旁瓣性能优越的4项5阶Nuttall窗和5项最速旁瓣衰减窗(MSD)作为母窗构建4项5阶Nuttall窗自卷积窗和5项最速旁瓣衰减自卷积窗。与经典的余弦窗函数相比,余弦自卷积窗函数的旁瓣性能更为优越,进一步抑制了频谱泄露,且随着卷积阶数的增加,其快速降低的旁瓣峰值电平和旁瓣衰减速率都使得其抑制频谱泄露的能力迅速增强。同时利用频点附近的四根谱线,构建基于5项MSD自卷积窗四谱线插值FFT算法;利用相位差算法,构建基于4项5阶Nuttall窗自卷积窗的相位差FFT算法。(2)介绍了介损角的测量原理,并将基于余弦混合卷积窗三谱线插值FFT算法和基于五项MSD窗改进四谱线插值算法引入到介损角的检测中,运用多项式拟合的方式推导出几种混合余弦卷积窗的三谱线插值多项式和常用窗函数的四谱线插值多项式,同时利用主瓣内任意相邻两谱线相角相差π(或者-π)的特性,减少四谱线插值参数检测过程中的求模运算次数,一定程度上减少了计算量。仿真结果表明,本章所提的基于余弦混合卷积窗三谱线插值FFT算法和基于五项MSD自卷积窗改进四谱线插值算法在进行介损角的检测时,与常规的加窗插值算法相比,仍具有很高的介损角检测精度,且与常规算法相比,一定程度上减少了计算量。(3)在了解FFT_IP核、Verilog语法的基础上,驱动FFT_IP核完成基于FPGA的FFT运算,为实现基于FPGA实现的加窗插值FFT算法奠定基础。最后通过同步整周期采样和非同步非整周期采样的两组仿真实验,验证了基于FPGA中的FFT_IP核实现FFT算法的准确性以及精度,并分析其误差来源。