巴特沃斯数字滤波器及利用其实现频率自适应的滤波方法

摘要

本发明公开的巴特沃斯数字滤波器，由相互串联的两个二阶带通滤波器组成，本发明公开的利用巴特沃斯数字滤波器实现频率自适应的滤波方法，其采用两个双二阶巴特沃斯带通滤波器，电网电压信号通过第一个双二阶巴特沃斯带通滤波器得到电网电压基波信号，再通过三点计算方法和均值滤波得到该信号的实时频率，该实时频率作为第二个双二阶巴特沃斯带通滤波器的中心频率，使该滤波器能够实时跟踪电网频率。本发明的巴特沃斯数字滤波器及利用其实现频率自适应的滤波方法能够实时跟踪电网的相位和频率，并能有效消除因电网频率变化而导致的相位和频率检测误差，从而使滤波效果最佳，且最终输出的电网电压基波信号幅值无衰减、相位无偏差。

主权项

巴特沃斯数字滤波器，其特征在于，由相互串联的两个二阶带通滤波器组成，所述两个二阶带通滤波器的传递函数分别为：$H_1\left(s\right)=\frac{(K_1{\omega }_0\sqrt{C}/Q)s}{s^2+({\mathrm{D\omega }}_0/E)s+D^2{\omega }_0^2}---\left(2\right),$$H_2\left(s\right)=\frac{(K_2{\omega }_0\sqrt{C}/Q)s}{s^2+({\omega }_0/DE)s+{\omega }_0^2/D^2}---\left(3\right),$在公式(2)和(3)中，$E=\frac{1}{B}\sqrt{\frac{C+4Q^2+\sqrt{{(C+4Q^2)}^2-{\left(2BQ\right)}^2}}{2}}---\left(4\right),$$D=\frac{1}{2}[\frac{BE}{Q}+\sqrt{{\left(\frac{BE}{Q}\right)}^2-4}]---\left(5\right),$其中，Q为品质因数，ω₀为滤波器的角频率，B和C为低通系数，K₁和K₂为对应两个二阶带通滤波器的增益。