一階低通濾波器（LPF）學(xué)習(xí)

導(dǎo)讀：電壓型磁鏈觀測器由于物理概念清晰、簡單易用而備受關(guān)注。然而電壓型磁鏈觀測器包含一純積分項(xiàng)，被積項(xiàng)的初始相位與直流偏置都會(huì)影響積分結(jié)果。所以對(duì)傳統(tǒng)電壓型磁鏈觀測器的改進(jìn)措施有很多，本期文章主要介紹采用一階低通濾波器來替換掉純積分環(huán)節(jié)。

一、低通濾波器介紹

濾波器是作為一種選頻裝置，是信號(hào)處理中的一個(gè)重要的概念。目前主要由低通濾波器、高通濾波器和帶通濾波器三種，當(dāng)然也可以按照電路工作原理分為有源和無源濾波兩大類。

1.1定義

電感阻高頻信號(hào)通過而允許低頻信號(hào)通過，電容的特性正好相反。信號(hào)能夠通過電感的濾波器或者通過電容連接到地的濾波器，對(duì)于低頻信號(hào)的衰減要比高頻信號(hào)小，稱為低通濾波器。

1.2原理

利用電容通高頻阻低頻，電感通低頻阻高頻的原理。對(duì)于需要截止的高頻，利用電容吸收、電感阻礙的方法不使它通過。對(duì)于需要放行的低頻，利用電容高阻，電感低阻的特點(diǎn)讓它通過。最簡單的的低通濾波器由電感和電容構(gòu)成，如下圖。

圖1 RC無源低通濾波器

圖2 RC無源濾波器的幅頻特性曲線

二、低通濾波器替換純積分

電壓型磁鏈觀測器的表達(dá)式為：

低通濾波器的傳遞函數(shù)為：

2.1 低通濾波器的實(shí)現(xiàn)

2.2仿真驗(yàn)證

圖3 150r/min時(shí)變積分項(xiàng)引起的誤差

從圖3可以發(fā)現(xiàn)，變電機(jī)參數(shù)定子電阻引起被積項(xiàng)產(chǎn)生誤差，純積分項(xiàng)引起直流偏置和相位誤差，用低通濾波器替換純積分項(xiàng)后在一定程度上改善直流偏置和初始值問題。但使用LPF，觀測值相比較于實(shí)際值，仍然存在幅值和相位的誤差。

三、總結(jié)

電機(jī)參數(shù)Rs存在偏差時(shí)，傳統(tǒng)電壓型磁鏈觀測器（純積分）會(huì)存在直流偏置和初始相位的問題，造成很大的觀測器誤差，特別是在低速區(qū)域情況下?，F(xiàn)有的電壓型磁鏈觀測器的改進(jìn)方法多種多樣，用其他環(huán)節(jié)來替換純積分環(huán)節(jié)更簡單一些，常見的有低通濾波器、高通濾波器及補(bǔ)償算法。