采樣頻率的定義

　　采樣頻率，也稱為采樣速度或者采樣率，定義了每秒從連續(xù)信號(hào)中提取并組成離散信號(hào)的采樣個(gè)數(shù)，它用赫茲（Hz）來(lái)表示。采樣頻率的倒數(shù)是采樣周期或者叫作采樣時(shí)間，它是采樣之間的時(shí)間間隔。通俗的講采樣頻率是指計(jì)算機(jī)每秒鐘采集多少個(gè)信號(hào)樣本。

　　連續(xù)信號(hào)在時(shí)間（或空間）上以某種方式變化著，而采樣過(guò)程則是在時(shí)間（或空間）上，以T為單位間隔來(lái)測(cè)量連續(xù)信號(hào)的值。T稱為采樣間隔。在實(shí)際中，如果信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)，通常他們的采樣間隔都很小，一般在毫秒、微秒的量級(jí)。采樣過(guò)程產(chǎn)生一系列的數(shù)字，稱為樣本。樣本代表了原來(lái)的信號(hào)。每一個(gè)樣本都對(duì)應(yīng)著測(cè)量這一樣本的特定時(shí)間點(diǎn)，而采樣間隔的倒數(shù)，1/T即為采樣頻率，fs，其單位為樣本/秒，即赫茲（hertz）。

　　采樣頻率只能用于周期性采樣的采樣器，對(duì)于非周期性采樣的采樣器沒(méi)有規(guī)則限制。

　　采樣頻率的常用的表示符號(hào)是fs。

　　通俗的講采樣頻率是指計(jì)算機(jī)每秒鐘采集多少個(gè)信號(hào)樣本，比如聲音信號(hào)，此時(shí)采樣頻率可以是描述聲音文件的音質(zhì)、音調(diào)，衡量聲卡、聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。采樣頻率越高，即采樣的間隔時(shí)間越短，則在單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)得到的樣本數(shù)據(jù)就越多，對(duì)信號(hào)波形的表示也越精確。采樣頻率與原始信號(hào)頻率之間有一定的關(guān)系，根據(jù)奈奎斯特理論，只有采樣頻率高于原始信號(hào)最高頻率的兩倍時(shí)，才能把數(shù)字信號(hào)表示的信號(hào)還原成為原來(lái)信號(hào)。

　　采樣頻率的計(jì)算

　　單位時(shí)間內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)目，比如采樣頻率為44.1KHz，則1s內(nèi)采樣點(diǎn)有44.1*10^3個(gè)，每個(gè)采樣周期（通常情況下采樣周期是一致的）t=1/44.1*10^3。

　　載波頻率的定義

　　載波頻率是在信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，并不是將信號(hào)直接進(jìn)行傳輸，而是將信號(hào)負(fù)載到一個(gè)固定頻率的波上，這個(gè)過(guò)程稱為加載，這樣的一個(gè)固定頻率。嚴(yán)格的講，就是把一個(gè)較低的信號(hào)頻率調(diào)制到一個(gè)相對(duì)較高的頻率上去，這被低頻調(diào)制的較高頻率就叫載波頻率，也叫基頻。

　　變頻器（開(kāi)關(guān)頻率）載波頻率，大多是采用PWM調(diào)制的形式進(jìn)行變頻的。也就是說(shuō)變頻器輸出的電壓其實(shí)是一系列的脈沖，脈沖的寬度和間隔均不相等。其大小就取決于調(diào)制波和載波的交點(diǎn)，也就是開(kāi)關(guān)頻率。開(kāi)關(guān)頻率越高，一個(gè)周期內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)就越多，電流波形的平滑性就越好，但是對(duì)其它設(shè)備的干擾也越大。載波頻率越低或者設(shè)置的不好，電機(jī)就會(huì)發(fā)出難聽(tīng)的噪音。通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的噪音最小，波形的平滑型最好，同時(shí)干擾也是最小的。

　　載波頻率的應(yīng)用

　　變頻器

　　變頻器的載波頻率就是決定逆變器的功率開(kāi)關(guān)器件（如：IGBT）的開(kāi)通與關(guān)斷的次數(shù)，因此，也稱開(kāi)關(guān)頻率。它主要影響以下幾方面：功率模塊IGBT的功率損耗與載波頻率有關(guān)，載波頻率提高，功率損耗增大，功率模塊發(fā)熱增加，對(duì)變頻器不利；載波頻率對(duì)變頻器輸出二次電流的波形影響：當(dāng)載波頻率高時(shí)，電流波形正弦性好，而且平滑。這樣諧波就小，但是干擾相對(duì)要大，反之就差，當(dāng)載波頻率過(guò)低時(shí)，電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩減小，損耗加大，溫度增高的缺點(diǎn)，反之載波頻率過(guò)高時(shí)，變頻器自身?yè)p耗加大，IGBT溫度上升，同時(shí)輸出電壓的變化率dv/dt增大，對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣影響較大。假設(shè)SPWM波的載波頻率為fc，基波頻率為fs，fc/fs稱為載波比N，對(duì)于三相變頻器，當(dāng)N為3的整數(shù)倍時(shí)，輸出不含3次諧波及3的整數(shù)倍諧波。且諧波集中載波頻率整數(shù)倍附近，即諧波次數(shù)為：kfc±m(xù)fs，k和m為整數(shù)。實(shí)際的SPWM波，其載波比不一定為整數(shù)，此時(shí)，為了降低頻譜泄露，可適當(dāng)增加傅里葉窗口長(zhǎng)度，對(duì)多個(gè)基波周期的PWM進(jìn)行傅里葉變換（FFT或DFT）。

　　發(fā)電機(jī)

　　電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是以電能為能源，通過(guò)電機(jī)本體、驅(qū)動(dòng)器、控制器和傳感器等環(huán)節(jié)進(jìn)行能量變換的電機(jī)系統(tǒng)。隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)制造技術(shù)以及新型材料技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是現(xiàn)代控制理論技術(shù)研究的不斷進(jìn)步與深入，電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域，成為傳動(dòng)系統(tǒng)的主流實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)系統(tǒng)的高性能控制，獲知電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)是必不可少的。在傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，這些信號(hào)通常采用光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器來(lái)檢測(cè)，這類機(jī)械式傳感器存在機(jī)械安裝、電纜連接、故障等問(wèn)題，降低了系統(tǒng)的可靠性，而且增加了系統(tǒng)的體積和成本，這都限制了永磁同步電機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

　　無(wú)位置傳感器

　　為了解決機(jī)械式傳感器帶來(lái)的各種缺陷，無(wú)位置傳感器控制技術(shù)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。目前，無(wú)位置傳感器控制技術(shù)研究主要分為兩類：基波激磁估算法和高頻信號(hào)成份法。基波激磁估算法主要基于電機(jī)的基波動(dòng)態(tài)模型。這類方法具有良好的動(dòng)態(tài)性能，但對(duì)電機(jī)參數(shù)變化敏感，魯棒性差。在這類方法中，用于轉(zhuǎn)子位置估算所需的基波參數(shù)與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，限制了其在零速和低速范圍的應(yīng)用，只適用于電機(jī)在中、高速范圍內(nèi)的無(wú)位置傳感器運(yùn)行為實(shí)現(xiàn)全速域范圍內(nèi)都能精確估算轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，一些文獻(xiàn)提出了高頻信號(hào)成份法。這類方法要求電機(jī)具有一定程度的空間凸極性，通過(guò)追蹤電機(jī)轉(zhuǎn)子的空間凸極效應(yīng)以獲得轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，因此對(duì)電機(jī)參數(shù)的變化不敏感，魯棒性好。在這類方法中，載波頻率成份法利用逆變器本身的載波頻率成份信號(hào)，無(wú)需外加高頻激勵(lì)就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)位置傳感器運(yùn)行，已成為無(wú)位置傳感。

　　采樣頻率與載波頻率區(qū)別

　　采樣頻率與載波頻率區(qū)別：比如某個(gè)廣播電臺(tái)發(fā)射的調(diào)幅波信號(hào)的頻率就是該電臺(tái)的頻率，如900千周，這個(gè)頻率就是載波頻率。這個(gè)是交流放大器的需要。而采樣頻率是對(duì)連續(xù)（模擬）信號(hào)進(jìn)行離散采樣（變成數(shù)字信號(hào)）時(shí)所用的頻率。