用数字信号处理技术实现电源频

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,用数字信号处理技术实现电源频率的无噪声检测,1,频率是电源系统中的一个重要工作参数。电源频率只有在所有负载加上损耗之和等于系统总输出时保持不变。如果电源总输出小于负载与损耗之和,其频率就要减小。反之,频率就要增加。为使电路系统能正常稳定地工作,应当使电源频率维持在一个标准值上,因而使用频率保护器十分必要。,2,目前,常用的频率保护器大多是电磁固态微处理器型的,其设置的频率精度可达0.1 Hz到0.2 Hz。其,优点体现在测量速度快、测量结果精确,缺点是易受,噪声,和,谐波,的影响,且所需算法的计算量大,无法用现有技术较廉价地实现。,而应用数字信号处理技术，采用,滑动数据窗算法,能对电源频率附近40 Hz范围内频率信号进行正确地无噪声检测,并易于用现有技术实现。,3,基于正交FIR数字滤波器的滑动窗算法,原理：,该算法用于滤波器在指定频率处连续采样所得到的电压信号值,这些采样值也叫做数据窗口,简称数窗。采样结果中可能包括噪声和谐波,它们都可以被正交FIR滤波器分解成基频的实部和虚部。基于滤波器的抗噪声和抑制谐波性能,理想情况下它们对噪声和谐波的响应都为零。下面介绍算法,4,滤波器频响可表示为：,由于一个频响对应于一个频率f,且滤波器为正交滤波器,故有,（2）,（3）,（1）,5,Re,Im分别代表实部运算和虚部运算，考虑到频率响应中定义了m个频率,则有2m个方程,用矩阵可表示为,6,由上式就可解出滤波器的系数为,由(2)式和(3)式,根据n阶数窗的采样值可以计算出滤波器的基频响应,表示如下,其中, Vrn, Vin分别为由n阶数窗采样值计算得到的实部和虚部。当下一个采样来临时,数窗滑向另一个采样值。图1是n阶和(n +1)阶数窗的基频响应的矢量表示。,在图1中,相位差n+1-n表明了当数窗移动时,相位旋转的角度。该角度用n阶和(n+1)阶数窗对应的基频响应的实部和虚部表示如下:,7,上式的形式是频率检测的基础。,8,实现方法,本技术的实现可分为硬件和软件2部分。,硬件可采用数字信号处理的大众化硬件,其模块包括数据采集卡、DSP芯片和计算机,其结构框图如图2所示。,软件分为2个部分:数据采集软件和频率估测软件,数据采集软件以720 Hz的采样频率和已数字化的电压信号为基础。频率估测软件包括滤波器系数的计算、保存、频率估测的,迭代过程。,9,谢谢,10,