高精度数据采集系统中模拟滤波器的重要性

本文讨论了在高精度数据采集系统中,模拟滤波器不仅具有抗“混迭”作用,而且可以提高系统的精度。介绍了一种程控低通滤波器的实现方法,其截止频率可随输入信号频率的变化由计算机控制。     

采用插值法的分布参数线路模型的频带研究

针对分布参数模型下采样频率较低时不能计算出沿线任意点电压电流的问题,在分布参数模型基础上引入线性插值算法,推导出沿线任意点电压电流的时域计算公式,分析了分布参数模型中采用插值法计算时的适用频带以及影响适用频带的因素,并将理论误差值与实际测量误差值进行对比验证。仿真结果表明,在采样频率确定时,对于周期信号,计算误差随频率的增加而增大,而对于非周期信号,计算误差随衰减时间常数的增大而减小,采样频率大小决定了插值法用于分布参数模型的适用频带上限,该研究为滤波器设计中截止频率的选择提供了依据。     

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。     

基于开关电容滤波器LTC1064的BPF设计

介绍了一种在2 kHz固定带宽条件下,中心频率可在0.5～100 kHz范围内调节的8阶椭圆带通滤波器的设计方法,采用2片LTC1064开关电容滤波器模块分别构成8阶椭圆高通和低通滤波器,然后两者级联构成带通滤波器,利用FPGA生成2路频率可控的时钟信号作为LTC1064的时钟输入,分别调节高通和低通滤波器的截止频率,从而实现带通滤波器的中心频率可调节,最后针对开关电容滤波器的直流偏移和时钟馈通问题进行后置滤波电路的设计.spice模型仿真结果表明,此带通滤波器的各项指标均达到了设计要求.     

一种高精度多路脉冲计数补偿方法

为提高低频脉冲计数精度与检定效率,提出一种无需专用硬件的高精度多路脉冲计数补偿方法。该方法在多周期测周预估脉冲频率的基础上,利用可变截止频率4阶Butterworth低通滤波器提取脉冲信号的基波信号,去除随机干扰脉冲;然后应用递推最小二乘法在线估计出信号频率,动态调整滤波器的截止频率;最后再应用总体最小二乘法及频率估计值求解信号计数起止时刻相位,得到计数补偿公式。仿真实验结果表明:对于输入角频率在60~6 000 rad/s范围内的5路脉冲信号,经过计数补偿,计数精度可达到0.0011LSB,接近时间数字转换芯片。算法可在实现多路并行检定的同时减小量化误差,提高检定效率。     

电励磁同步电机转子高频电流信号提取无速度传感器控制

建立了电励磁同步电机高频电压信号注入转子位置辨识模型,对比分析了定、转子绕组分别注入高频电压信号时包含转子位置信息的感应电流信号提取滤波器的设计问题。在此基础上,提出定子q轴高频电压注入,利用转子感应的高频电流信号辨识转子位置角方法。针对晶闸管相控整流供电的转子电流谐波含量分布特征,设计特定频率陷波器和高截止频率低通滤波器,实现转子有效高频电流信号快速提取。通过软件锁相环获取准确的转子位置和转速信息,实现了电励磁同步电机宽调速范围无速度传感器控制。实验结果表明所提的控制方案算法简单,易于实现,具有良好的低速性能和快速的转矩响应特性。     

基于MAX268的自动跟踪滤波器的研究及应用

为了自动跟踪信号频率变化除去噪声,本文研究了一种能自动跟踪信号频率变化的窄带通滤波器,滤波器由方波发生电路和开关电容滤波器MAX268BCNG相结合来实现,其中心频率可在1Hz和15Hz之间自动跟踪。通过调整部分电路参数,中心频率最高可达150kHz。文中给出了线路及试验结果,可用于对信号的自动处理。     

基于变截止频率的梯形离散磁链观测控制系统

为了解决直接转矩控制系统中永磁同步电机抗干扰能力差的问题,速度环采用自抗扰控制器取代传统PI控制器,移除自抗扰控制器中的跟踪微分器以提高系统信号的跟踪速率,并且通过引入负载观测器对速度环进行前馈补偿,减少自抗扰控制器的负担;同时考虑到电流采样时零漂产生的干扰,引入二阶高通滤波器对传统电压模型进行滤波操作,采用梯形离散法对二阶高通滤波器进行离散处理,提高观测器的观测精度,并设置滤波器截止频率跟随电角速度变化,提高系统的动态性能。最后仿真结果表明系统输出转速超调小,输出磁链、转矩精度高,具有良好的抗干扰能力。     

双频注入式定子单相接地保护方案

从注入式定子接地保护灵敏度、滤波器参数设计和信号提取的简便性等方面对高频段注入信号频率的取值范围进行分析。分析结果表明:当注入频率大于50 Hz时,保护的灵敏度随注入频率的增加而降低,且滤波器电感所承受的谐振电压和工频电压随注入频率的增大而减小。最后确定了高频段信号的注入频率为80 Hz。给出了一套双频注入式定子接地保护方案,该方案能实现发电机的全工况运行的接地保护功能。     

开关电源输出端的两级滤波器研究

针对开关电源输出滤波器的小型化和低电压纹波要求,给出了两级滤波器的设计方案。以保证环路稳定性为前提,确定第一级和第二级滤波器的截止频率应分别落在开环传递函数的穿越频率之后和之前。第一级滤波器用于衰减开关频率及谐波的频率成份,第二级滤波器用于保证环路稳定性和进行电压纹波抑制,确定了相应的两级滤波器参数,并给出匹配的反馈调节器设计方法。实测结果表明:两级滤波器的体积和输出纹波电压相对于单级滤波器更小。     

在线监测系统跟踪滤波电路的设计

本文为在线监测大型旋转机械的振动信号而设计的有源低通滤波器。该滤波器采用较为先进的开关电容滤波器件,借助数字锁相环技术,用转速信号去控制滤波器件的时钟频率,从而实现跟踪滤波的目的。     

表贴式永磁同步电机无速度传感器混合控制

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM)重载起动、全速范围内无传感器控制,提出了一种新型的混合控制方法。电机低速时用脉动高频信号注入法;高速时用改进滑模观测器法,用饱和函数代替开关函数来减弱滑模算法的固有抖振,设计截止频率随转速可变的滤波器从而实现补偿角的定值化。提出了结合两种方法优点,在两种方法之间的平滑切换的算法。仿真结果表明,该混合控制器方法可以准确观测转子位置和速度,实现电机的无传感器控制,系统具有良好的稳定性和鲁棒性。     

基于随机脉宽调制技术简化中频电源输出滤波器

在分析逆变器控制模型的基础上,将单极倍频和随机脉宽调制技术用于逆变器波形调制,有效提高逆变器等效开关频率,并明显降低开关频率处的离散谐波幅值.分析了随机信号对开关函数功率谱密度特性的影响,据此提出随机脉宽调制技术的实用化设计方法.改进后逆变器输出滤波器的截止频率可以取较高值,保证足够的控制系统带宽,有效提高逆变器输出电...     

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。     

直流输电系统孤岛运行交流滤波器设备能力评估方法

高压直流输电系统在孤岛运行方式下,若发生系统故障,交流系统频率会出现较大范围的变化,将增大交流滤波器元件的电流。通过对直流输电系统孤岛故障条件下频率变化的分析,研究了频率变化对交流滤波器元件额定电流的影响。基于单调谐滤波器的阻频特性,提出了多调谐滤波器频率波动条件下的定值计算方法。据此分析了交流系统条件和滤波器参数对设备定值随频率变化的影响,提出了在孤岛条件下交流滤波器设备能力的评估方法。通过与仿真结果的对比,验证了所提方法的有效性。     

基于PSCF实现自适应滤波器的设计方法

本文针对在信号处理和测量中,信号为缓慢时变且同时受到谐波和噪声干扰的情况,提出了一种“基于PSCF（可编程开关电容滤波器）实现自适应滤波器（ADF）的设计方法”。该自适应滤波器的显著特点是滤波频率可以自适应地跟踪输入信号的频率变化,而且它的品质因数Q和滤波频率可以独立编程。实验证明,该自适应滤波器具有良好的信号处理性能和实用性。     

采用免疫高频脉动信号注入的PMSM转速辨识方法

高频脉动信号注入法因鲁棒性强、对电机参数变化和测量误差敏感性弱,在零速和低速区不仅能很好地对内置式永磁同步电机(PMSM)转速进行估算,而且适用于表贴式永磁同步电机(SPMSM),但其转速辨识精度与信号处理过程中滤波器时间常数有直接的关系,采用固定带宽滤波器的高频脉动信号注入法只能在狭小的转速范围内具有良好的估算精度,限制了其调速范围。提出了一种采用免疫高频脉动信号注入的PMSM转速辨识方法,以免疫应答系统为基础,引入一种免疫算法,分析了该算法的实现方式。将免疫算法应用到高频脉动信号注入法中,可以在线调整信号处理过程中滤波器的时间常数,克服了传统高频脉动信号注入法因固定滤波时间常数引起调速范围狭窄的问题。仿真与实验结果验证了采用免疫高频脉动信号注入的PMSM转速辨识方法的正确性和有效性。     

水轮发电机转子不平衡测试分析

通过水轮发电机组的变速试验对发电机转子测试数据进行分析。为避免信号中转频以外的其它频率 成分对分析结果的影响,采用FIR数字滤波器对信号进行滤波。根据滤波信号合成的轴心轨迹以及振动量与转速 的关系,判断出发电机转子的振动主要由质量不平衡造成。     

用锁相环精确地控制电动机转速

锁相环原先应用于彩色电视、导弹跟踪和航天遥测,但随着工厂自动化要求精确转速(如变速泵和其它应用)日益增多,锁相伺服环的使用比较普遍。锁相环可提供良好的转速调节,并对参数的变化相当灵敏。基本的锁相环(PLL)如图1所示,当系统“锁相”后,输入和反馈信号的频率是一致的。当输入频率恒定时,PLL使电动机转速恒定。只要伺服系统“锁相”,电动机的转速只跟随输入信号的频率而与电动机和放大器变化无关,这意味着电动转速控制像输入信号的稳定性一样好。     

频率能自动跟踪的前置放大滤波器

本文论述了频率自动跟踪滤波器的性能和工作原理,该滤波器的特点是:中心频率受控制信号频率改变而改变,因此中心频率的调节范围宽,稳定性好,滤波器的输入信号和输出信号之间没有相移。这种自动跟踪滤波器可以作为前置放大器使用,能有效地滤除各种干扰信号