[发明专利]基于频率遮掩法的热电厂助燃风机压力滤波器设计方法

权利要求书

1.一种基于频率遮掩法的热电厂助燃风机压力滤波器设计方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)基于频率遮掩法给定热电厂助燃风机压力滤波器设计指标；

(2)选择合适的热电厂助燃风机原型滤波器插值因子，并计算热电厂助燃风机各子滤波器的截至频率；

(3)计算热电厂助燃风机频率遮掩滤波器的两个互补滤波器的零相位响应，选取零相位响应在通带和组带的幅值，设计互补滤波器；

(4)依据窗函数法，设计原模型滤波器；

(5)确定通带边界和阻带边界，对原型滤波器及其互补滤波器进行插值、频罩处理，得到最终滤波器，频率响应和相位。

2.如权利要求1所述的一种基于频率遮掩法的热电厂助燃风机压力滤波器设计方法，其特征是：所述步骤(1)中，具体指标包括：助燃风机滤波器通带截止频率ω_p，助燃风机滤波器阻带截止频率ω_s，助燃风机滤波器通带纹波δ_p，助燃风机滤波器阻带纹波δ_s。

3.如权利要求1所述的一种基于频率遮掩法的热电厂助燃风机压力滤波器设计方法，其特征是：所述步骤(2)中，具体方法为：助燃风机遮掩滤波器的阶数估计公式如下：

Φ₁(δ_p,δ_s)为助燃风机滤波器纹波函数，β为助燃风机滤波器过渡带宽度；

一个FIR滤波器所需要的乘法器个数为：

L₀为FIR滤波器的乘法器个数，线性相位的FIR滤波器具有对称性，则α＝0.5，其余的α＝1，δ_p为助燃风机滤波器通带纹波，δ_s为助燃风机滤波器阻带纹波。

4.如权利要求3所述的一种基于频率遮掩法的热电厂助燃风机压力滤波器设计方法，其特征是：所述步骤(2)中，FRM滤波器包含三个子滤波器：原型滤波器H_a(z)，互补子滤波器H_ma(z)和H_mc(z)，原理上各个子滤波器的纹波应小于总滤波器的纹波，而过渡带宽度对于滤波器阶数的影响远大于纹波，假设子滤波器的纹波与总滤波器的纹波相等，由式(2)及 FRM原型滤波器与FRM滤波器的过渡带关系得出热电厂助燃风机FRM滤波器中总滤波器的乘法器数目公式如下所示：

L_a＝L₀/M             (3) 

M为助燃机FRM滤波器插值因子，L_a为FRM滤波器的乘法器个数，两个互补的子滤波器过渡带宽度之和为2π/M,设其中一个子滤波器的过渡带宽度为γ，则得两个子滤波器乘法器总数为：

L_ma+L_mc∝1/γ+1/(2π/M-γ)          (4) 

L_ma、L_mc分别为两个子滤波器的乘法器个数，当两个子滤波器的过渡带宽度相等时，即γ＝π/M，式(4)取得最小值；

L_ma＝L_mc＝2MβL₀            (5) 。

5.如权利要求4所述的一种基于频率遮掩法的热电厂助燃风机压力滤波器设计方法，其特征是：所述步骤(2)中，由式(4)和式(5)得出热电厂助燃风机FRM滤波器用的乘法器总数目为：

L＝L_ma+L_mc+L_a≈(1/M+4Mβ)L₀           (6) 

L为热电厂助燃风机FRM滤波器用的乘法器总数目；

对公式(6)中的插值因子求导当热电厂助燃风机FRM滤波器的乘法总数L取得最小值：

M_opt为合适的插值因子，L_min为计算得到的最小乘法器个数，由式(7)可知，当设计的FRM滤波器的过渡带宽度小于0.063*2π时，才有L_min＜L₀，0.063*2π是FRM滤波器的设计条件；

定义代价函数：β_a为原模型过渡带，β_maβ_mc分别为互补滤波器的过渡带宽度。