陷波滤波器的设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种陷波滤波器的设计方法，包括以下步骤：S1、对K对中的第i对截止频率分别为wi1和wi2的理想低通滤波器的时域响应函数进行变换以生成长度均为N的低通滤波器的函数hi1（n）和hi2（n），其中i、K均为正整数且i≤K，a＝（N-1）/2，wi1大于wi2；S2、hi3（n）=hi1（n）-hi2（n）；其中h4（n）为全通滤波器的时域响应函数；S4、对h5（n）进行变换以得到该陷波滤波器。本发明能够设计出具有九个极窄带的陷波阻带的陷波滤波器，能够实现对风机测试中的50Hz及其二到九次谐波的滤除，同时也能够保证信号其它频谱不受影响。
【专利说明】陷波滤波器的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种陷波滤波器的设计方法，特别是涉及一种能够设计出对风机测试中的50HZ及其二到九次谐波进行滤除的陷波滤波器的设计方法。
【背景技术】
[0002]风机是风能转换为机械能的动力机械，风机运行是否正常直接影响到风力发电的产量，风机故障可能会导致机组本身的损坏，还有可能造成其它一些更严重的后果。因此，为了保障风机的安全运行，对风机的运行状况进行振动状态检测和故障诊断是非常重要的。
[0003]风机机组振动状态检测是通过在风机机组中设置振动传感器以对机组振动信号定期进行监测，从而掌握机组的运行状态。而在振动传感器采集信号时的主要噪声源是50Hz的工作频率及其高次谐波，这些噪声常以电磁波的辐射形式对电子设备造成比较严重的干扰，而这种干扰就被称之为工频干扰，严重的会导致风机设备运行异常。
[0004]现有技术中虽然存在对工频干扰进行滤除的算法，但是基本都是仅仅对50Hz的基波进行滤除而不能滤除高次谐波，并且都不能保证具有极窄的阻带，从而使得信号中的其它有用的频谱成分也会被滤除、受到损伤，以及输出容易受到初值影响还有容易漏检噪声源等弊端。因此，现有技术中还不能对风机机组中的工频及其高次谐波的干扰进行有效地滤除，严重影响到风机设备的正常运行。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中对工频干扰进行滤除的算法基本都不能保证具有极窄的阻带，从而使得信号中的其它有用的频谱成分也会被滤除、受到损伤，以及输出容易受到初值影响还有容易漏检噪声源的缺陷，提供一种能够设计出对风机测试中的50Hz及其二到九次谐波进行滤除的陷波滤波器的设计方法。
[0006]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:
[0007]本发明提供了一种陷波滤波器的设计方法，其特点在于，该设计方法包括以下步骤:
[0008]S1、对K对中的第i对具有相同的相位延时a、截止频率分别为Wil和Wi2的离散时间理想低通滤波器的时域单位脉冲响应函数进行变换以生成一对长度均为N的非递归低通滤波器的函数hn (η)和hi2 (n)，其中1、K均为正整数且i≤K，a= (N-1)/2，在每一对离散时间理想低通滤波器中Wil均大于Wi2 ；
[0009]S2、计算hi3 (n)=hn (n)_hi2 (n)，其中hi3 (n)为上限截止频率为Wil、下限截止频率为Wi2的带通滤波器的函数；
[0010]S3、对全通滤波器的时域单位脉冲响应函数进行变换以生成长度为N的函数h4(η),计算h5 (n) =h4 (n)，其中h5 (n)为该陷波滤波器的时域单位脉冲响应函
i二 I数；
[0011]S4、对h5 (η)进行变换以得到该陷波滤波器。
[0012]对于截止频率为Wil的离散时间理想低通滤波器Hil (e>)，其频率响应为
【权利要求】
1.一种陷波滤波器的设计方法，其特征在于，该设计方法包括以下步骤: 51、对K对中的第i对具有相同的相位延时a、截止频率分别为Wil和Wi2的离散时间理想低通滤波器的时域单位脉冲响应函数进行变换以生成一对长度均为N的非递归低通滤波器的函数hn (η)和hi2 (n)，其中1、K均为正整数且i <K，a= (N_l)/2，在每一对离散时间理想低通滤波器中Wil均大于Wi2 ； 52、计算hi3(n)=hn (n)-hi2 (η),其中hi3 (n)为上限截止频率为wn、下限截止频率为Wi2的带通滤波器的函数； 53、对全通滤波器的时域单位脉冲响应函数进行变换以生成长度为N的函数h4(n)，计算h5 (n) =h4 (η) _2>ι3(η)，其中h5 (η)为该陷波滤波器的时域单位脉冲响应函数；
?=1 54、对h5(η)进行变换以得到该陷波滤波器。
2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，该陷波滤波器用于对一振动传感器采集到的信号进行滤波，步骤S1中的Κ=9，利用公式wn=2 Ji Xfn/fs> wi2=2Ji Xfi2/fs,^wn和wi2分别进行赋值以使得fn和fi2的取值分别为49.5Hz和50.5Hz、99.5Hz和100.5Hz、149.5Hz 和 150.5Ηζ、199.5Hz 和 200.5Ηζ、249.5Ηζ 和 250.5Ηζ、299.5Ηζ 和 300.5Ηζ、349.5Ηζ和350.5Ηζ、399.5Ηζ和400.5Ηζ以及449.5Ηζ和450.5Ηζ，其中，fn和fi2分别为该陷波滤波器的下限截止频率和上限截止频率，fs为该振动传感器的采样频率。
3.如权利要求2所述的设计方法，其特征在于，fs的取值为1500Hz或3000Hz。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的设计方法，其特征在于，步骤S1中N的取值范围为 512-1024。`
【文档编号】H03H7/01GK103684321SQ201210361713
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月21日 优先权日:2012年9月21日
【发明者】范兆骥 申请人:上海东锐风电技术有限公司