多通道自适应陷波滤波器组设计及性能分析

通过对多个单频自适应陷波滤波器的组合,得到了多通道自适应陷波滤波器,推导了其并联和级联结构的传递函数,分析了单通道、并行多通道和串行多通道3种滤波器的工作特性,并比较了它们的滤波性能.仿真结果表明,多通道自适应陷波滤波器既可有效抑制宽带噪声,又可同时完成对多个不同频率正弦波的提取;增设陷波通道可以去除正弦干扰,避免包络波动.另外,串行多通道陷波滤波器更适合单通道接收的情况,而并行多通道陷波滤波器则适用于多通道接收的场合,具有较大的实用价值.

基于扩张式主从自适应陷波滤波器与动态频率跟踪的永磁同步电机无传感器控制

磁链观测法是永磁同步电机在中高速区域一种有效的无传感器控制方案。但是由于逆变器非线性、初始位置误差、电流测量偏置等因素,磁链估计结果将不可避免地含有斜坡信号、直流偏置和各次谐波等多种干扰信号。这些干扰信号的存在将降低无传感器控制的稳态精度,增加转速波动,严重时甚至使系统失稳。针对这一问题,提出了基于扩张式主从自适应陷波滤波器(EMAF)的磁链观测方案。利用不同干扰信号的特性,EMAF可同时跟踪磁链观测中的多种干扰信号;通过对积分对象中的直流偏差进行反馈补偿,EMAF可消除积分环节产生的斜坡信号。进一步地,给出了EMAF的参数整定图解法,将多参数整定问题转换为单参数整定。另外,为了提高频率跟踪环节的动态性能,提出一种考虑电机运动方程的动态频率跟踪算法。相比锁相环或锁频环,该算法在频率变化时可减小频率跟踪误差,避免频率突变引起的暂态振荡。不同条件下的实验结果验证了所提方法的有效性。

基于自适应陷波滤波器的基波与谐波有功功率分别计量

非线性负荷的广泛应用使电网遭受严重的谐波污染,如何准确、合理计量谐波条件下的功率和电能已成为电气测量技术及仪器仪表领域急需解决的问题。电能计量的关键是有功功率的准确计量,文中在单相瞬时功率理论的基础上,提出了基于自适应陷波滤波器的谐波条件下单相基波和各次谐波有功功率分别计量新方法。采用自适应陷波滤波器分别提取出单相电压、电流各自含有的基波和各次谐波分量以及各分量的正交分量,然后通过单相瞬时功率理论分别计量基波和各次谐波有功功率。仿真和实验结果表明,所提出的有功功率计量新方法具有较高的计量精度,尤其是在电网频率变化时,不需要额外的测频或同步采样,仍能快速、准确计量基波和各次谐波有功功率。

基于自适应陷波滤波器的频率和幅值估计

估计正弦信号的频率和幅值以实现准确信号跟随具有广泛的应用.本文采用三维自适应陷波滤波器分析正弦信号,提出了非归一化和归一化两种频率估计方法,两种算法都具有圆形周期轨道,能够获得信号的频率和幅值的准确估计以及正弦跟踪.用Lyapunov定理和平均方法证明积分流形的存在性和一致渐近稳定性.归一化算法改进了非归一化的收敛速度受制于信号幅值的缺点.分析了估计器的带宽参数和频率自适应增益参数对频率跟踪暂态速度和稳态精度以及噪声特性的影响.通过仿真证实了算法的有效性.

基于自适应陷波滤波器的内置式永磁电机转子位置观测方法

针对逆变器非线性和磁场空间谐波引起定子电流及反电动势产生6k±1次谐波,进而导致6k次转子位置脉动观测误差,提出一种改进的基于有效磁链模型的自适应滤波转子位置观测方法,实现无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)矢量控制系统准确解耦控制,改善其控制性能。通过自适应陷波滤波器(adaptive notch filter,ANF)滤除指定的反电动势观测值谐波分量,从而提高正交软件锁相环获得转子位置信息的精度。该方法根据谐波分析结果,通过最小均方算法(least mean square,LMS)在线连续调整滤波器参数,保证了转子位置观测器的快速收敛性。最后通过2.2k W IPMSM无传感器矢量控制系统验证了控制策略的有效性。

自适应陷波滤波器频率估计新方法及性能分析

现有的自适应陷波滤波器(ANF)受误差函数所限,导致其自适应频率估计方法收敛速度较慢,对初始迭代频率值设定范围要求较高,特别针对频率接近于0或π的信号,还存在频率估计精度不高、算法稳定性差的问题,为此,提出一种ANF频率估计新方法.首先,分析现有ANF方法估计信号频率时存在精度低、速度慢、稳定性差的原因,提出一种新误差函数以提升ANF收敛速度;然后,根据ANF估计信号频率时偏差产生的机理,通过偏差补偿方式,降低噪声对ANF的影响,以获得近似无偏的频率估计结果,提高ANF频率估计精度,同时与离散卡尔曼滤波相结合,以改善算法的稳定性,并对该方法进行稳态条件下的性能分析;最后,给出了ANF频率估计结果,并讨论了ANF各参数对频率估计精度的影响,给出了具体计算结果.计算表明本文方法的有效性与正确性.

基于自适应陷波滤波器的有源阻尼控制方法

LCL滤波器因具有良好的高频衰减特性而被广泛用作并网逆变器与电网的接口。弱电网情况下,并网模型中电网感抗值不可忽略,电网感抗的存在会影响LCL谐振频率的大小,对传统有源阻尼控制方法提出挑战。在分析基于带阻滤波器的有源阻尼控制方案基础上,引入自适应陷波滤波器,提出了一种能够跟随系统参数变化自适应调整陷波滤波器负谐振点位置的有源阻尼控制方法。以光伏逆变系统为载体对该算法进行仿真分析,结果验证了该方法在弱电网情况下的有效性和自适应性:系统谐振频率发生偏移时该方法能够实现对其的准确跟踪,并且显著降低谐振频率点及附近频率段的谐波含量;电网电压发生±5%以内电压突变时,该方法的动态响应特性仍能满足系统的稳定运行要求。

基于自适应陷波滤波器和混沌振子的配电网故障选线

小电流系统发生单相接地故障时,各馈线的零序电流呈现出复杂的非线性和非平稳性,故障点的信号电流也非常微弱,给故障选线带来困难。但故障后,故障馈线的零序高频分量幅值是所有正常馈线之和,且相位相反。文中提出一种结合自适应陷波滤波器(Adaptive Notch Filter,ANF)和混沌振子的选线方法。ANF可以通过调节本身参数,实时、准确提取各馈线高频信号,而混沌振子对内外同频率信号有较高敏感性,对其进行尺度变化以适应电网高频信号检测。通过ANF提取故障零序电流中五次谐波,将其作为混沌振子的输入,用获得的系统相图作为故障判据。对不同条件下的故障进行了仿真验证,结果证明了算法的准确性。

一种改进的自适应格型陷波滤波器

为解决自适应格型陷波器在迭代过程收敛后存在陷波频率偏移的问题,通过严格的理论分析,论述了陷波参数与引入算子的关系.在推导得出收敛公式的基础上,给出了采用全局输出误差信号作为引入算子的自适应算法.改进后的自适应格型陷波器在不增加计算量的前提下,消除了陷波频率的偏移.仿真结果与理论分析相一致.

EMD与自适应陷波滤波器的小电流系统单相接地故障仿真研究

针对小电流系统发生单相接地故障时,各馈线的零序电流呈现出复杂的非线性和非平稳性,并且故障点的信号电流非常微弱,给故障选线带来一定困难,提出经验模态分解(EMD)和自适应陷波滤波器(ANF)算法相结合的检测方法。EMD对信号的处理有较好的自适应性,可以将信号分解为各固有模态函数,起到降噪效果;ANF算法具有圆形的周期轨道,通过调节自身参数,可以实时、准确地自动跟踪特定频率信号。首先,用EMD算法对各馈线故障零序电流进行分解,提取第一阶固有模态分量作为各线路的零序电流的特征量;其次,将第一阶固有模态分量输入到ANF中;最后,通过比较ANF输出信号的能量大小,判断出故障线路。对不同故障条件进行模拟,验证了所提算法的可靠性。

自适应陷波滤波器在异步电动机故障诊断中的应用

本文应用自适应陷波滤波器对异步电动机定子电流信号进行处理，其结果有利于转子故障特征量的提取。实测结果表明，这种方法可以提高故障诊断的灵敏度．

压电微纳定位平台自适应陷波滤波在线谐振抑制

压电驱动柔性微纳米定位平台通常呈现低阻尼谐振模态,高速运动时易激发机械谐振,从而严重影响控制系统稳定性、控制带宽和轨迹跟踪精度。为消除当前谐振控制器对平台动力学建模精度的依赖性,该文设计了一种自适应陷波滤波器来实现压电微纳定位平台的在线实时抑制谐振。首先,搭建了压电驱动柔性微纳定位平台系统并建立其机电耦合动力学模型;其次,利用快速傅里叶变换方法在线分析了闭环系统误差信号,设计平台频率特性提取算法,实现了对陷波滤波器参数的在线自适应整定;最后,利用所设计的自适应陷波滤波器对阶跃信号和三角波信号进行轨迹跟踪实验。实验结果表明,自适应陷波滤波器可以很好地实现谐振的在线抑制,能够有效提升平台的稳定性和轨迹跟踪精度。

多级完全自适应陷波滤波器的设计

设计了一种典型的自适应级联结构的IIR陷波滤波器，用来探测和跟踪频率随时间变化的信号。该信号含有加性高斯白噪声， 采用全通滤波器的频域转换和梯度截短算法。通过仿真模拟显示，该算法计算简单，收敛迅速，并且能产生较好的频率分辨率。

电网畸变条件下基于滑动平均?自适应陷波滤波器的基波相位提取

风力发电等分布式发电系统并网时,需要实时检测电网电压的基波频率和瞬时相位,现实电网中含有的未知次数的谐波不利于实现准确锁相。为此,利用滑动平均滤波器(moving average filter,MAF)在滤除谐波的同时,实现了基波及基波正交分量的提取。考虑到基波频率对MAF性能的影响,将自适应陷波滤波器(adaptive notch filter,ANF)作为基波频率提取单元,得到电网畸变条件下基于MAF-ANF基波相位提取方法。该方法能够在电网电压畸变且谐波次数未知情况下实现基波相位的准确提取,同时能够快速跟踪频率突变。实验结果验证了该方法的有效性。

自适应跟踪数字陷波滤波器的设计与应用

本文采用自适应跟踪数字陷波滤波器自动跟踪被测信号中干扰信号的频率 ,并利用该频率设计相应的数字陷波滤波器去除被测信号中的干扰信号。试验表明 ,该方法具有设计简单、应用方便、实时性强等特点 。

应用自适应陷波滤波器进行电力系统谐波检测的改进算法

非线性电力电子设备的广泛应用给电网带来了严重的谐波污染,如何抑制谐波危害已成为电力电子领域急待解决的问题。实时准确的检测谐波是抑制和补偿谐波的关键。首先分析了电网电压含有直流分量与电网电压幅值变化对基于自适应陷波滤波器的谐波提取方法的影响,并对原方法进行了改进;再将改进后的方法应用到谐波提取中,在电网电压同时含有直流分量且幅值改变时,实现了对直流分量、基波频率、各次谐波瞬时值与幅值的准确提取。在Matlab/Simulink环境下的仿真结果验证了所提出方法具有较高的精度与响应速度。

自适应陷波滤波器抽油机专用电表研究

为保证抽油机在运行过程中的高可靠性,需要对电压、电流等参数进行实时监测。该文基于先进的自适应陷波滤波器理论,以DSP系统为核心,设计一种具有频率自适应功能,能实现电能谐波分析和电能双向计量的多功能抽油机专用电表。仿真和现场测试表明,该电表抗干扰能力强、计量准确度高,可广泛应用于抽油机采油动态监控和实时评价系统。

基于自适应陷波滤波器的伺服系统谐振频率估计及抑制

在使用陷波滤波器抑制伺服系统机械谐振时,需要获取准确的机械谐振频率。为了快速检测出谐振频率,提出了一种基于自适应陷波滤波器(ANF)的机械谐振频率估计算法,通过速度误差信号分析,实现谐振频率在线快速辨识。首先,建立柔性连接伺服系统模型;然后,对ANF频率估计算法进行分析,并且与常用的快速傅里叶变换(FFT)频率检测算法的分析精度和计算速度进行对比。数值比较和仿真验证表明,ANF频率估计算法可以更快地实现谐振频率的精确检测。最后搭建试验平台,以ANF频率估计的结果作为陷波器的中心频率,成功实现了电机转速振荡的抑制,验证了该方法的有效性。

使用新的代价函数的自适应陷波滤波器

本文讨论了用多个低阶的自适应陷波滤波器串联或并联起来过滤多个频率的信号。提出了一种新的代价函数,推导了基于新的代价准则的递归的最大似然估计算法的自适应滤波器,并在模拟实验中验证了该方法对于控制参数收敛的频域范围的效果.

自适应陷波滤波器应用研究

本文介绍自适应陷波滤波器的基本理论,提出了设计极窄带自适应陷波器和滤波器的方法,介绍了用作相位估计器的概念。作者证明自适应相位估计器是理想条件下的最大似然比相位估计器,计算机仿真研究和硬件实验结果均表明该估计器有良好的性能,它的显著优点是同时完成了信号的检测和相位差的估计。