一階高通濾波器學(xué)習(xí)

導(dǎo)讀：本期文章主要介紹一階高通濾波器。一階高通濾波器與一階低通濾波器很相似，都是利用電容阻低頻信號(hào)通高頻信號(hào)，電感阻高頻信號(hào)通低頻信號(hào)的特點(diǎn)。

一、一階高通濾波器介紹

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

最簡單的高通濾波器是一階高通濾波器，它的特性一般用一階線性微分方程表示，它的左面與一階低通濾波器完全相同，僅右面是激勵(lì)源的導(dǎo)數(shù)而非激勵(lì)源本身。當(dāng)較低的頻率通過該系統(tǒng)時(shí)，沒有或幾乎沒有什么輸出，而當(dāng)較高的頻率通過該系統(tǒng)時(shí)，將會(huì)受到較小的衰減。

實(shí)際上對于較高的頻率而言，電容器相當(dāng)于“短路”一樣，這些頻率基本上都可以在電阻兩端獲得輸出。換言之，這個(gè)系統(tǒng)適宜通過高頻率信號(hào)而對低頻率信號(hào)有較大的阻礙作用，是一個(gè)最簡單的“高通濾波器”。

圖1 RC元件構(gòu)成的高通濾波器

圖2 RC無源高通濾波器的幅頻特性曲線

1.2工作原理

當(dāng)頻率低于f0的信號(hào)輸入這一濾波器時(shí)，由于C的容抗很大而受到阻止，輸出減小且頻率越低輸出越小。當(dāng)頻率高于f0的信號(hào)輸入這一濾波器時(shí)，由于C的容抗已很小，故對信號(hào)無衰減作用，這樣該濾波器具有讓高頻信號(hào)通過，阻止低頻信號(hào)的作用。

二、一階高通濾波器的應(yīng)用

電壓型磁鏈觀測器的表達(dá)式為：

高通濾波器的傳遞函數(shù)為：

2.1 高通濾波器的實(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，用高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HPF，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。