[发明专利]基于简化梳状滤波器的主动降噪锁频环装置及方法

权利要求书

1.一种基于简化梳状滤波器的主动降噪锁频环装置，其特征在于，所述装置包括：简化梳状滤波器电路、双二阶广义积分器锁频环电路和主动降噪电路；

所述简化梳状滤波器电路通过减少陷波点的数量以及利用梳状滤波器中零极点和陷波点的对应关系，通过s域的二次最优平方逼近来简化；

所述双二阶广义积分器锁频环电路包括第一二阶广义积分器、第二二阶广义积分器、归一化单元和频率误差信号的运算环节；

所述主动降噪电路包括延时器、自适应滤波器和改进型基于sigmoid函数的最小均方算法；

采集到的电压信号经dq变换后输入至所述简化梳状滤波器，得到梳状滤波信号，再将所述梳状滤波信号转换至αβ坐标系下，之后输入双二阶广义积分器锁频环进行运算得到所述电压信号的频率信息，再将所述频率信息延时处理得到延时频率信息，再将所述延时频率信息分别输入自适应滤波器和改进型基于sigmoid函数的最小均方算法得到自适应滤波器预测值和改进型基于sigmoid函数的最小均方算法的输出值，从而确定自适应滤波器系数，再将所述延时频率信息输入自适应滤波器，得到最终频率信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于简化梳状滤波器的主动降噪锁频环装置，其特征在于，

所述简化梳状滤波器电路通过调整带阻滤波器的阻带减小陷波点的数量，同时利用梳状滤波器中零极点和陷波点的对应关系，通过s域的二次最优平方逼近来简化；

所述简化梳状滤波器在S域的传递函数为

λ₁和λ₂是由梳状滤波器零极点分布的函数进行二次最优平方逼近后得到的参数，是原梳状滤波器多个零极点进行简化后的数值；其中λ₁为阻带中心点，不同的λ₁会导致不同的阻带中心；λ₂为阻尼系数，不同的值会造成不同的阻带深度和过渡带的陡度。

3.根据权利要求1所述的一种基于简化梳状滤波器的主动降噪锁频环装置，其特征在于，

所述主动降噪电路通过修改误差与滤波器之间的函数关系，使得滤波器系数更能反映误差的变换；

所述主动降噪电路的改进点为：所述改进型基于sigmoid函数的最小均方算法为

其中μ(n)是自适应滤波器系数，输入频率信号通过延迟器将得到x(n-d)作为自适应滤波器的输入，d为延时器的延时常数，误差e(n)是实际观测值x(n)和预测值y(n)之间的偏差,自适应滤波器的系数由e(n)和x(n-d)更新，α是控制μ(n)宽窄形状的常数，β是控制μ(n)范围的常数，n为对应第n次的计算。

4.一种基于简化梳状滤波器的主动降噪锁频环方法，其特征在于，所述方法包括：

获取电压信号；

利用简化梳状滤波器对所述电压信号进行滤波，得到梳状滤波信号；所述简化梳状滤波器利用梳状滤波器中零极点和陷波点的对应关系，通过s域的二次最优平方逼近来简化；

将所述梳状滤波信号转换至αβ坐标系下，然后由双二阶广义积分器锁频环进行运算得到所述电压信号的频率信息；

将所述频率信息延时处理得到延时频率信息，并保留延时处理之前所述频率信息的观测值；

将所述延时频率信息分别输入自适应滤波器和改进型基于sigmoid函数的最小均方算法，得到自适应滤波器预测值和改进型基于sigmoid函数的最小均方算法的输出值；

根据所述改进型基于sigmoid函数的最小均方算法的输出值和所述自适应滤波器预测值与所述频率信息的观测值之间的误差确定自适应滤波器系数；

利用确定自适应滤波器系数后的自适应滤波器对所述延时频率信息进行滤波，得到最终频率信息。

5.根据权利要求4所述的一种基于简化梳状滤波器的主动降噪锁频环方法，其特征在于，所述利用简化梳状滤波器对所述电压信号进行滤波，得到梳状滤波信号之前还包括：

将所述电压信号由abc坐标经进行dq变换后得到dq坐标系下的dq电压信号。