精密频谱分析系统的设计与实现

以非正弦周期信号为例，对常用频谱分析方法进行了仿真，分析了混叠失真，频谱泄漏及抗混叠滤波器对谐波幅度与相位的影响。指出了在分析精度一定的情况下，滤波器的阶数，截止频率及采样频率之间的相互制约，这三者中当某一项确定后，根据误差公式可以合理的设计另外两项，结合具体情况就可得到低通滤波器与采样频率的最佳组合，通过定量计算各种因素引入的误差，提出了一种精密的频谱分析方法：即用宽带低通进行抗混叠滤波，根据基波频率调整采样速率以及用过采样来减小混叠失真。     

谐波检测的抗混叠小波包滤波器设计

传统小波滤波器注重总体抗混叠和信号精确重建，而忽略分解分量中的混叠抑制，导致不能有效分析谐波信号。该文利用内插优化技术设计了一种抗混叠小波包滤波器。通过分析传统小波滤波器结构上的抗混叠局限，在既有的滤波器结构上增加一些内插的高低通滤波器，可以有效消除小波混叠，并可利用优化算法来求解内插滤波器系数。设计的抗混叠滤波器，同时兼顾了信号保持与混叠抑制两方面因素，克服了传统小波滤波器设计时仅考虑信号精确重建和总体抗混叠而带来的固有缺陷。仿真实验表明，所设计的小波包滤波器可以有效抑制小波混叠，能精确提取谐波特征，从而为电力系统谐波精确检测提供了一种有效手段。     

自适应抗混叠滤波器在数据采集中的应用

针对数据采集系统在采样过程中的混叠现象,选用MAX293作为抗混叠滤波器,提出了独特的自适应抗混叠滤波方案,阐述了其在数据采集过程中实现的原理,设计了相应的硬件实现电路.实验结果表明:本文设计的抗混叠滤波器适应于风机在线监测和故障诊断系统中的数据采集.     

电力系统频率跟踪方法探讨

在对电力信号进行分析和处理时，必须要解决的两个问题是频谱混叠和频谱泄漏。对于频谱混叠，可以设置适当的抗混叠滤波器，并且适当选择一个周波的采样点数即可解决；对于频谱泄漏．只要保证窗口函数的宽度为基波周期的整数倍，就可以避免其产生。为了达到高精度采样，消除采样不同步和周期测量误差对测量精度的影响，最实用、最有效的解决办法是设计有效的频率跟踪电路，使采样频率实时跟踪信号的基波频率，固定采样点数，变化采样间隔，从而从根本上解决频谱泄漏效应。     

LCL并网逆变器即时采样的混叠现象与抑制

采用即时采样技术可有效地减小采样延迟,提高LCL并网逆变器有源阻尼控制的鲁棒性。然而,该采样方法受到频率混叠的影响,导致信号采样不准确,限制了其实用性。为分析并解决频率混叠问题,该文建立了基于实际数字信号处理器(digital signal processor,DSP)工作模式的频率混叠分析模型,系统地分析了采样时刻与频率混叠程度的关系。分析表明,无论是传统的采样方案还是即时采样方案,均存在一定的频率混叠现象,但相对来说,传统采样方案混叠程度较轻。在此基础上,结合LCL并网逆变器有源阻尼控制对信号采样的需求,分析了多次采样和即时采样附加高通滤波两种频率混叠抑制方案,给出了相应的仿真与实验结果。多次采样方案增加了软硬件的实现难度,而附加高通滤波器的方案较为简便,更具实用性。     

中频数据采集前端电路的设计

首先介绍了中频采样系统中前端抗混叠滤波器技术指标的确定方法,重点论述了采用ANSOFT公司的Designer微波仿真软件设计抗混叠滤波器的方法,以及如何对设计结果进行优化。目前,采用该设计方法设计的电路已经成功应用于一种便携式频谱分析仪的设计中,经验证,其技术指标达到了预先的设计要求。     

并网逆变器高频纹波抗混叠滤波器设计研究

逆变器的数字控制系统基于模数转换器对信号进行采样以实现灵活的控制.然而逆变器开关拓扑的高频动作向被控电压、电流量中引入了明显的高频纹波,这些纹波在采样过程中易被混叠至低频段,造成逆变器输出电流波形畸变.该问题通常通过在被控量反馈通道串接模拟低通抗混叠滤波器来解决.但根据分析,常规低通滤波器在滤除高频分量的同时,会明显地滞后与衰减控制频段信号,降低逆变器的稳定裕度.因此,此处提出了一种基于低通+陷波的新型抗混叠滤波器,能够在有效滤除高频纹波的同时,保证逆变器充足的稳定裕度.该方案在一台5 kVA的逆变器中进行实验,通过观察稳态电流波形畸变和暂态电流波形振荡情况,验证了所提方案的有效性和优越性.     

直流换流站近区高次谐波对稳控装置采样精度影响的分析

电网中包含的高次谐波会对稳控装置运行造成不良影响,因此需研究不同类型的谐波对稳控装置采样、滤波、策略等多个环节的影响。分析了直流换流站近区高次谐波的产生原因及特性,重点分析了由于频率混叠导致的对基波产生较大影响的整次谐波特性,并提出了应对方案。应对方案包括在硬件滤波回路设计上调整滤波电路的截止频率,提高硬件滤波的效果;在软件设计上通过提高采样频率,同时运用MATLAB软件进行数字滤波器功能设计,以软件滤波的形式消除频率混叠对稳控装置的影响,实现了在高频段进行采样,在低频段进行数字滤波、插值的处理,保证原有的处理原则不发生变化。最后结合RTDS仿真测试,验证了改进方案的适应性。     

DASP技术在现代测试仪器平台中的应用

本文将先进的DASP（Data Alias-free Signal Processing）抗混叠信号采样技术运用到现代测试仪器平台中。通过恰当地选取采样点位置和改进信号处理算法，解决了信号采样中以较少点重构高频信号的问题，该技术抗混叠和消除混叠频谱噪声的特点允许它能准确检测到各个不同幅度的信号。研究表明：DASP技术融入测试平台能以较低的采样率有效地提取高频信号，提高了测试精度和效率。     

基于过采样技术提高数据采集精度的新方法

在变电站恶劣的电磁环境下,当前数据采集单元的抗混叠模拟低通滤波器不能充分抑制频谱混叠,从而使测控装置性能变差.基于过采样技术,提出一种能有效抑制频谱混叠的数据采集新方法;进而,紧密结合实际讨论了运用过采样技术设计数据采集单元的相关问题;最后,通过实验对传统采样方法和过采样方法进行比较,验证了过采样方法的有效性.     

全相位数字滤波器的研究与设计

本文提出了一种新的带双窗全相位数字滤波器频域结构,指出等价的FIR滤波器中的延迟窗是双窗全相位滤波器中前后窗的卷积,理论证明了无窗和单窗全相位滤波器均严格通过频率采样点,双窗全相位滤波器逼近频率采样点。实验表明加窗全相位滤波器不但具有较高的旁瓣衰减,而且基本消除了通带和阻带波动,特别适合于设计频率有间断特性的滤波器。     

考虑群延迟和暂态时延的短窗低通滤波器设计

为采用基于采样值和正弦信号模型的快速保护算法,并防止重采样环节的频率混叠,智能变电站的数字化保护需要数字低通滤波器配合。提出一种基于Tukey窗函数,并且同时考虑滤波器幅频特性和群延迟、暂态时延的低通滤波器设计方法。该方法首先确定窗函数时域宽度Tc和截止频率fc,再根据采样频率fs和固定不变的fc,确定滤波器的长度N≤2fs/fc,最后根据N和fc得到完整的滤波器系数。通过理论分析、数字仿真和静态实验,研究了所设计滤波器的幅频特性、群延迟和暂态时延。对采用所设计滤波器的母线保护进行RTDS实验,通过对比表明,按所提方法设计的滤波器在群延迟和暂态时延性能上明显优于传统窗函数法设计的滤波器,降低了滤波器环节对保护速动性的影响。     

基于MATLAB的数字信号滤波器设计与应用

为对试验中采集的信息进行滤波,获得所需要频率的数据,需要制作数字滤波器将采集的试验数据中其它频率信息滤除。利用MATLAB设计制作了带通数字滤波器,该数字滤波器可从采集的时域数据中提取出任何频率的数据,用该方法对实测数据进行滤波,方便实用,获得的数据准确。     

基于DSP的程控滤波器设计

在许多工程应用领域,信号频率的动态范围往往很宽,这时就需要采用多种截止频率的程控滤波器。用可编程DSP芯片实现数字滤波,可通过程序修改滤波器的参数,因而改变滤波器的特性十分方便,便于实现程控滤波器。本文运用以FIR滤波器为核心的设计方法,利用DSP技术实现了程控滤波器。达到了由键盘输入数据改变滤波器性能的目的,经测试整个滤波器在通带内波动较小,阻带衰减较大,运行非常稳定。     

提取PWM脉冲下局部放电信号的sym4小波滤波器的研究

局部放电是导致变频电机绝缘过早破坏的主要原因之一.由于PWM脉冲电压频率高、上升沿陡,含有较多的谐波分量,使传感器耦合出来的信号包含了很多干扰,导致局部放电信号的分析比工频正弦条件下更加困难.本文提出了采用sym4小波分析法去除高频噪声,能有效地提取这种条件下的局部放电信号,为进一步分析绝缘破坏机理打下了良好的基础.     

超宽带脉冲信号的一种频域采样和接收方法

对纳秒级的超宽带脉冲信号进行采样需要设计采样速率高达数十GHz,且必须具有较低功耗的超高速模数变换器,提出了一种频域模数变换的方法,使超宽带脉冲信号通过一个频域滤波器组,并采用一组低速模数变换器在频域对脉冲信号并行采样,大大地降低了接收机对前端模数变换器采样速率的要求。并给出了频域同步、频域信道估计和频域解调的设计算法,计算机仿真结果证明了在能够大大降低采样速率的情况下,频域采样超宽带脉冲通信接收机具有和传统时域高速采样接收机相近的误码率性能。     

数字滤波器在位标器章动频率测试系统中的运用

通过对位标器章动频率测试的混合信号进行频谱分析,针对频谱渐变的章动信号中的过强干扰信号的问题分别用陷波滤波法和窗函数法设计数字滤波器,比较2种滤波器信号处理后的通带纹波,阻带衰减与过渡频带等滤波器参数。本文首先对章动测试信号滤波器进行仿真,最后在工控机上实现。实验结果表明,FIR滤波器具有参数易于调整,稳定性好等优点,相对于IIR陷波滤波器避免了低频噪声滤除不全,影响最终测量结果精度的缺点,滤波性能更优,很好地实现了信号的实时滤波。     

用于微机保护的一种窄带数字滤波器

本文提出了一种采用频率抽样方式设计微机保护用的窄带数字滤波器的方法，并用该方法设计了一种滤出基波分量的数字滤波器。它较之全周波傅氏滤波方法在抑制非周期分量影响等方面性能更优。文中还指出了该方法在微机保护中的应用前景。     

Digital filter model of power transmission line

An analytical formulation for power system electromagnetic transient analysis has been developed recently in which successive transformations are made between the frequency domain, the z plane, and the time domain. In this sequence, transmission line forward impulse responses and surge impedence functions formed in the z plane are similar to response functions typical of digital filters. From this starting point, the equations of a multiconductor power transmission line are given in scattering form. It is then shown how these lead to a digital filter model, which draws on the now standard canonical realizations of digital filter design. Procedures are given by which the z-plane functions of this filter representation are related to power transmission line parameter sets over the range of frequencies relevant to power system electromagnetic transients. The paper then considers two application areas of the filter models derived.     

直接数字合成器中贝塞尔低通滤波器设计

文中介绍了用于直接数字合成器中贝塞尔低通滤波器的设计方法，文中给出直接数字合成波形的基本原理，分析了合成波形的频谱，同时给出了设计贝塞尔低通滤波器的方法和所设计的低通滤波器的电路图及特性图