反應(yīng)堆棒控系統(tǒng)作為核電站的重要組成部分,其控制系統(tǒng)復(fù)雜,可靠性要求高。目前,壓水堆核電站普遍采用三相半波整流回路對控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行供電。其輸出電流紋波系數(shù)高,對后續(xù)控制和分析帶來較大的干擾。依據(jù)采集的電流數(shù)據(jù),使用LabVIEW快速傅里葉模塊（FFT）模塊進(jìn)行頻譜分析,分析電流波形的頻率特點(diǎn)以及干擾源特性。根據(jù)控制和分析需求,采用有限長單位沖激響應(yīng)（FIR）濾波器,選擇合適的采樣頻率、截止頻率和窗函數(shù)。使用MATLAB FDA工具,設(shè)計(jì)FIR濾波器階數(shù)和每階系數(shù),分析濾波器的幅頻特性曲線�？紤]到FPGA具有擴(kuò)展性強(qiáng)、運(yùn)算速度快、并行處理能力強(qiáng)的特點(diǎn),濾波器采用FPGA乘累加的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。采用LabVIEW和ModelSim進(jìn)行仿真,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了濾波器設(shè)計(jì)的正確性和合理性。FIR濾波器能有效濾除信號中的高次諧波。FIR濾波器對國產(chǎn)數(shù)字化棒控系統(tǒng)的信號處理具有現(xiàn)實(shí)意義。 

【文章來源】：自動(dòng)化儀表. 2020,41(01)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

電流波形

通過采用LabVIEW的快速傅里葉(fast Fourier transform,FFT)模塊進(jìn)行頻譜分析[2],其幅頻特性如圖2所示。由于采用三相半波整流技術(shù),其輸入主要干擾源為50 Hz的奇倍頻諧波。從電流波形信號的幅值頻譜分析也可以看出,干擾頻率集中在125 Hz左右,并且有高次諧波,均在50 Hz的奇倍頻附近。根據(jù)電流波形信號以及干擾源的特性,低通濾波器截止頻率設(shè)定為10 Hz[3]。

由于FPGA采用直接型FIR數(shù)字濾波器,采用并行算法,需同時(shí)考慮濾波效果和FPGA的資源占用問題。若濾波器階數(shù)較小,則濾波器的幅頻響應(yīng)特性不滿足濾波的條件,濾波效果不理想,會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)算法的實(shí)現(xiàn);若濾波器階數(shù)過高,則會(huì)大量消耗FPGA資源,對系統(tǒng)穩(wěn)定性不利。綜合考慮,采用15階低通FIR數(shù)字濾波器。并行乘法器結(jié)構(gòu)如圖3所示。采用Matlab FDA工具分析,濾波器類型FIR,低通,窗函數(shù)為矩形窗,15階偶對稱,截止頻率為10 Hz,采樣頻率為1 000 Hz。濾波器幅頻特性曲線如圖4所示[7]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高速并行FIR濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)[J]. 張維良,張彧,楊再初,楊知行.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2009(08)
[2]基于分布式算法的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)[J]. 魏靈,楊日杰,崔旭濤.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2008(10)
[3]線性相位FIR數(shù)字濾波器[J]. 李亞奇,張雅綺.  電子測量技術(shù). 2005(06)

碩士論文
[1]基于嵌入式系統(tǒng)的低頻信號頻譜分析及接口設(shè)計(jì)[D]. 張建宏.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[2]基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)[D]. 李健.西安理工大學(xué) 2008
[3]基于FPGA實(shí)現(xiàn)的定點(diǎn)FIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 盧鑫.湘潭大學(xué) 2007



本文編號：3272112