有源濾波器電路圖

『壹』 有源電力濾波器APF的電路圖

『貳』 求無源帶通濾波器電路，有源帶通濾波器原理

無源帶通濾波器電路，有源帶通濾波器原理圖2009-03-03
00:57
1．濾波器是對輸入信號的頻率具有選專擇性的一個二埠網路，它屬允許某些頻率（通
常是某個頻率范圍）的信號通過，而其它頻率的信號幅值均要受到衰減或抑制。這些網
絡可以由RLC
元件或RC
元件構成的無源濾波器，也可由RC
元件和有源器件構成的有源
濾波器。
根據幅頻特性所表示的通過或阻止信號頻率范圍的不同，濾波器可分為低通濾波器
（LPF）、高通濾波器（HPF）、帶通濾波器（BPF）、和帶阻濾波器（BEF）四種。圖4-1
分
別為四種濾波器的實際幅頻特性的示意圖。
圖4-1
四種濾波器的幅頻特性
2．四種濾波器的傳遞函數和實驗模擬電路如圖4-2
所示：(a)無源低通濾波器
(b)有源低通濾波器
(c)
無源高通濾波器
(d)有源高通濾波器
(e)無源帶通濾波器
(f)有源帶通濾波器
(g)無源帶阻濾波器
(h)有源帶阻濾波器
圖4-2
四種濾波器的實驗電路
3．濾波器的網路函數H（jω），又稱為正弦傳遞函數，它可用下式表示
式中A(ω)為濾波器的幅頻特性，θ(ω)為濾波器的相頻特性。它們均可通過實驗的方

『叄』 求串聯有源濾波器，並聯有源濾波器的matlab模擬電路圖，包括諧波檢測、PWM控制、驅動電路和主電路等

引言以往在煤礦電網諧波治理方面，通常是並接無源濾波器組，對電網進行固定式補償。由於提升機為短時循環工作制的負載，一個提升機循環分為加速、等速、減速和休止幾個工作狀態，各階段所需功率均不同，另外，許多分散設備的運行周期也有差異，而電容器組只能輸出恆定無功功率，導致有時無功不夠，有時過補現象的產生。採用有源濾波器，可根據每個設備負載無功的變化進行動態補償，使設備運行和電網始終處於最佳狀態。
引言

以往在煤礦電網諧波治理方面，通常是並接無源濾波器組，對電網進行固定式補償。由於提升機為短時循環工作制的負載，一個提升機循環分為加速、等速、減速和休止幾個工作狀態，各階段所需功率均不同，另外，許多分散設備的運行周期也有差異，而電容器組只能輸出恆定無功功率，導致有時無功不夠，有時過補現象的產生。採用有源濾波器，可根據每個設備負載無功的變化進行動態補償，使設備運行和電網始終處於最佳狀態。

有源濾波器包括三個部分：諧波檢測、驅動電路和主電路。有源濾波器的關鍵是諧波電流的檢測與補償控制，本文以三相電路瞬時無功功率理論為基礎，建立了有源濾波器模型，並應用MATLAB對其在某煤礦主提升機諧波治理方面的應用進行了模擬驗證。

MATLAB模擬模型的建立

本文的設計使用了MATLAB的POWERLIB工具箱、DSP 工具箱和SIMULINK模擬模塊,以建立該有源濾波器各部分的模擬模型。

有源濾波器的模擬模型

該有源濾波器主要由諧波電流檢測電路、驅動電路、主電路、電容器和變壓器5大部分組成。變壓器的設置主要是為調節有源電力濾波器交流側電壓之用。其原理如圖1所示。其中的諧波源模塊是根據主提升機房實際諧波測試數據建成的。

圖1 有源濾波器原理圖

諧波檢測電路的模擬模型

諧波檢測電路如圖2所示。

圖2 諧波檢測電路模型

該方法中，需要用到與a相電網電壓ea同相位的正弦信號sin(wt)和對應的餘弦信號-cos(wt)，它們由一個單相鎖相環得到。

因為APF要求實時性高，能隨時跟蹤諧波電流的變化，而低通濾波器是整個系統中決定實時性的一個重要因素。因此在選用LPF時，一定要兼顧動態響應速度與截止頻率，應遵從以下原則：在低通濾波器能完全濾出交流分量的前提下，選用的低通濾波器階數應盡可能低，截止頻率盡可能高。本文選用巴特沃斯LPF，其階數取為2，截止頻率fc選為20Hz。

由於基於ip、iq運算方式的諧波檢測方法只有sin(wt)、cos(wt)參與計算，電壓的諧波成分不參與計算，因此，無論電網電壓是否畸變，本方法都能有效地檢測出諧波電流。這也是該方法優於基於p、q運算方式的諧波檢測方法的一個原因。

該方法電路簡單，但是對硬體的精度要求很高，為了降低對硬體精度的要求，提高系統的穩定性和控制精度，可在LPF後增加PI調節器。

驅動電路的模擬模型

由於並聯型有源濾波器產生的補償電流應實時跟隨其指令電流信號的變化，要求補償電流發生器有很好的實時性，因此，電流控制採用跟蹤型PWM控制方式。目前跟蹤型PWM控制的方法主要有兩種，即瞬時值比較方式和三角波比較方式。本文採用三角波比較方式。

主電路的模擬模型

有源電力濾波器的主電路是一個電壓型PWM變流器，其直流側電容值為1200F，由於容量小，故功率器件選用了電力MOSFET。

模擬結果分析

圖3 未載入有源濾波器時的電流波形和諧波

圖4 載入有源濾波器後的電流波形和諧波

抑制諧波的關鍵在於濾波器能夠實時地、准確地、快速地檢測出諧波。本文所提出的根據瞬時無功功率理論檢測諧波電流的方法, 能夠較好地滿足以上要求。由模擬的波形圖(見圖3和圖4) 可以總結出該有源濾波器具有如下特點：

(1) 從得到的模擬結果可以看出，有源濾波器對主提升機房供電電源中的諧波有著明顯的抑製作用，使流入電網的電流波形得到明顯改善，電源電流的畸變率由原來的29.68%下降到3.31%，達到了補償和抑制諧波的目的。

(2) 有源濾波器的主電路採用MOSFET管，由於MOSFET管具有良好的可控性, 因此,該濾波器可以快速地反應波形的變化,這使得有源濾波器有良好的跟蹤性, 可實時地濾除諧波。

(3) 從有源濾波器的總體結構來看，該有源濾波器結構簡單,根據瞬時無功功率理論,可以設計出諧波檢測電路或應用DSP 晶元來實現電流檢測。這樣，不僅提高了運算的速度,而且降低了濾波器的損耗,經濟上是可行的。

結語

本文所設計的有源電力濾波器可以有效抑制電力電子裝置所產生的諧波,它與無源濾波器相比,具有更好的補償特性,在一些諧波成分復雜、多變的場合更具有優勢。實踐表明，MATLAB模擬軟體可以很容易地應用於電力系統模擬領域,是電力系統分析的有利工具。

『肆』 無源濾波電路和有源濾波電路各有什麼特點各適用於什麼場合

1、無源濾波電路：

1）特點：結構簡單，易於設計，通帶放大倍數及其截止頻率都隨負載而變化。

2）適用場合：通常用在功率電路中，比如直流電源整流後的濾波，或者大電流負載時採用LC（電感、電容）電路濾波。不適用於信號處理要求高的場合。

2、有源濾波電路:

1）特點：電路的組成和設計也較復雜，一般由RC網路和集成運放組成，負載不影響濾波特性，且還可以進行放大。

2）適用場合：常用於信號處理要求高的場合，且必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用。不適用於高電壓大電流的場合，只適用於信號處理。

(4)有源濾波器電路圖擴展閱讀

濾波電路工作原理：

當流過電感的電流變化時，電感線圈中產生的感應電動勢將阻止電流的變化。

當通過電感線圈的電流增大時，電感線圈產生的自感電動勢與電流方向相反，阻止電流的增加，同時將一部分電能轉化成磁場能存儲於電感之中；當通過電感線圈的電流減小時，自感電動勢與電流方向相同，阻止電流的減小，同時釋放出存儲的能量，以補償電流的減小。

因此，經電感濾波後，不但負載電流及電壓的脈動減小，波形變得平滑，而且整流二極體的導通角增大。

『伍』 無源和有源濾波器各有什麼特點

有源濾波器：

1、濾波精度高，諧波電流濾除率可達97%以上；

2、濾波范圍廣，濾波次數：2--50次諧波及間諧波；

3、對負載的波動響應快，響應時間為1us；

4、動態注入電流以抑制諧波和補償功率因數；

5、不會與系統發生諧振；

6、可多台組合擴展容量；

7、抑制系統過電壓，改善系統電壓穩定性

8、阻尼電力系統功率振盪；

9、能抑制電壓閃變、補償三相不平衡、提高功率因數；

10、系統的自我保護和穩定性極強。

無源濾波器：

結構簡單、成本低廉、運行可靠性較高、運行費用較低等優點，被廣泛應用諧波治理。

(5)有源濾波器電路圖擴展閱讀：

基本原理：

有源電力濾波器，採用現代電力電子技術和基於高速DSP器件的數字信號處理技術製成的新型電力諧波治理專用設備。

由指令電流運算電路和補償電流發生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監視線路中的電流，並將模擬電流信號轉換為數字信號，送入高速數字信號處理器（DSP）對信號進行處理。

將諧波與基波分離，並以脈寬調制（PWM）信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT或IPM功率模塊，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行補償或抵消，主動消除電力諧波。

性能說明：

1、動態有源濾波，全面改善電能質量；

2、DSP全數字控制，20KHz開關頻率，對負載的動態變化迅速響應；

3、諧波補償次數可選擇，最高能濾除50次諧波；

4、薩頓斯有源電力濾波器可選擇同時補償無功；

5、具備三相不平衡補償能力；

6、具有自動限流功能，不會發生過載；

7、效率高，滿載損耗小於2.57；

8、並聯安裝方式，安裝簡單，體積小；

9、降低線路損耗，消除諧波引起的變壓器和電機發熱，實現系統大幅度節能；

10、有源電力濾波器的濾波效果不受系統阻抗變化影響，並能自動抑制系統諧振；

11、按照配電結構，可選擇局部補償、部分補償或總補償，CT可位於電源側或負載側；

12、易於擴展和冗餘設計，可最多10台並聯運行。

『陸』 有源濾波的有源濾波器的設計

1．熟悉ispPAC80可編程模擬器件的結構、功能。
2．掌握可編程模擬器件設計有源濾波器的方法。
3．學會使用PAC-Designer軟體進行有源濾波器的設計。
4．學會有源濾波器的幅頻、相頻特性曲線的測試方法。 （一）設計原理
濾波器是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制（或衰減）無用頻率信號的電子電路或裝置。在工程上，常用它來進行信號處理，數據傳送或抑制干擾等。以往濾波器主要採用無源元件R、L、和C組成，目前一般用集成運放、R、C組成，常稱為有源濾波器。
在一個實際的電子系統中，有時輸入信號往往受干擾等原因而含有一些不必要的成分，應當把它衰減到足夠小的程度。而在另一些場合，有時我們需要的信號和別的信號混在一起，應當 設法把我們需要的信號挑出來。要解決這些問題都需要採用有源濾波器。
用在系統可編程模擬器件實現有源濾波器的設計非常方便。通常用三個運算放大器就可以實現雙二階型函數的電路。而雙二階型函數能實現所有的濾波器函數，如低通、高通、帶通、帶阻。雙二階函數的表達式如3-17-1所示，式中m=1或0，n=1或0。
3-17-1
這種電路的靈敏度相當低，電路容易調整。另一個顯著特點是只需增加少量的元件就能實現各種濾波函數。3.16節可知ispPAC10、ispPAC20器件結構與功能，實現這樣的電路很容易。首先討論低通濾波器的轉移函數如3-17-2式。
3-17-2
3-17-3
3-17-4
3-17-4式可寫成3-17-5式形式
b=k1k2 3-17-5
3-17-1為雙二階有源濾波器方框圖。
不難看出方框圖中的函數可以分別用反相器電路、積分電路、有損積分電路來實現。把各個運算放大器電路代入3-17-1的方框圖即可得到3-17-2電路。
然而現在已不再需要電阻、電容、運放搭電路了，調試電路了。利用在系統可編程器件可以很方便的實現此電路。ispPAC10能夠實現方框圖中的每一個功能塊。PAC塊可以對兩個信號進行求和或求差，K為可編程增益，電路中把K11、K12、K22設置成+1，把K12設置成-1。因此三運放的雙二階型函數的電路用兩PAC塊就可以實現。在開發軟體中使用原理圖輸入方式，把兩個PAC塊連接起來。
電路的CF是反饋電容值，Re是輸入運放的等效電阻。其值為250kΩ。兩個PAC塊是輸出分別為Vo1和Vo2。可以分別得到兩個表達式，3-17-6表達式為帶通函數、
3-17-6
3-17-7表達式為低通函數
3-17-7
實際利用ispPAC進行濾波器的設計時，一般在其開發軟體PAC-Designer中含有一個宏，專門用於濾波器的設計，設計者只要根據所要求選擇不同類型，不同性能指標的濾波器配置電路，不需要自己連接電路，只要輸入濾波器的相應指標。如fo、Q等參數，即可自動產生濾波器電路。例如：用ispPAC10或ispPAC20設計時，需要在自動生產的濾波器電路里設置相應的增益和電容值。然後用模擬器模擬出所設計濾波器的幅頻和相頻特性。並與現實進行較，是否符合技術要求。
例如：根據3-17-6和3-17-7給出的方程，輸入相應的技術指標，便可以在PAC Designer軟體中濾波器設計的宏里自動產生雙二階濾波器電路，增益和相應電容值根據需要進行設置。開發軟體中還有一個模擬器，用於模擬濾波器的幅頻和相頻特性。
（二）.ispPAC器件設計有源濾波器舉例
ispPAC80是lattice公司繼ispPAC10和ispPAC20後推出的一種專門用來實現高性能連續時間低通濾波器的模擬可編程器件。該器件內部包含了儀表放大器增益級，內核是一個五階濾波器，其軟體設計方法與ispPAC10、ispPAC20稍有不同。
每一片ispPAC80器件可以同時存儲兩組不同參數的五階濾波器配置（cfgA和cfgB）,在進行設計前其默認值是空的（cfgA.unknown,cfgB.unknown）。ispPAC80軟體庫中含有八千多種不同類型和參數的五階濾波器庫，設計者可以調用該庫從而方便地完成設計。例如：先設計第一個配置(cfgA)：雙擊cfA unkown所在的矩形框，產生如圖3-17-7所示的五階濾波器庫。
該庫中含有各種不同類型的濾波器，如薩頓斯濾波器(Satons)、巴塞爾濾波器（Bessel）、線性濾波器、高斯濾波器（Gaussian），巴特沃斯濾波器（Butterworth）、橢圓濾波器等，每種類型的濾波器根據其參數值的不同，又分為不同的具體型號，共8244種。設計者只需要具備關於濾波器技術指標等知識，如通帶頻率、止帶頻率、止帶衰減，相位線性度，群延時等。設計者根據所需要的設計的目標濾波器的各項指標的數據，從資料庫里挑選出與目標技術指標比較接近（相差不會超過3.0﹪）的組構方案。比如根據設計設計要求選定一種濾波器，如第4001種（ID號為4000）的橢圓濾波器，雙擊該ID號，將該種濾波器拷貝進ispPAC80的第一組配置ConfigurationA中。
雙擊輸入使用運放IA圖形，可以調整輸入增益倍數（1.2.5或10）。同樣，雙擊wakeup=cfgA的梯形圖標，可以設置激活配置cfgA或cfgB。在上述設計輸入完畢後，軟體就可自動完成對濾波器的電路進行連接與參數配置。設計輸入完畢後，按Tool=Run Simulator菜單，可對設計進行模擬，方法與3.16節相同。若模擬結果仍與設計要求有所偏差，則還可以調整3-17-8中濾波器的參數C1、C2、C3、C4、L2、L4和C5（雙擊該處即可進入參數調整狀態）。
（二）spPAC80的特性曲線如3-17-10所示，供設計參考 1. 低通五階濾波器增益為1，轉折頻率為10kHz，通帶內允許最大波動為±1dB。
2. 設計一雙二階有源濾波器，要求實現低通、帶通、高通輸出。帶通中心頻率fo為10kHz，低通、高通轉折頻率均為10kHz，增益為2。 1．畫出所設計有源濾波器原理圖
2．用PAC-Designer軟體根據設計要求設計出濾波器，列印出模擬曲線，並把設計好的濾波器下載到相應的晶元里。
3. 在實驗儀器對晶元進行測試，晶元里的濾波器性能指標是否符合要求。
五.實驗儀器及器件
所用儀器同3.16
ispPAC20、ispPAC10、ispPAC80適配板各一塊。
有源濾波器
70年代初期，日本學者就提出了有源濾波器APF(Active Power Filter)的概念，即利用可控的功率半導體器件向電網注入與原有諧波電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達到實時補償諧波電流的目的。
與無源濾波器相比，AFP具有高度可控性和快速響應性，能補償各次諧波，可抑制閃變、補償無功，有一機多能的特點;濾波特性不受系統阻抗的影響，可消除與系統阻抗發生諧振的危險;具有自適應功能，可自動跟蹤補償變化著的諧波。

『柒』 濾波電路有哪幾種

濾波電路常用於濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩端並聯電容器C，或與負載串聯電感器L，以及由電容，電感組成而成的各種復式濾波電路。

濾波是信號處理中的一個重要概念。濾波分經典濾波和現代濾波。

經典濾波的概念，是根據傅里葉分析和變換提出的一個工程概念。根據高等數學理論，任何一個滿足一定條件的信號，都可以被看成是由無限個正弦波疊加而成。換句話說，就是工程信號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的，組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內的信號成分正常通過，而阻止另一部分頻率成分通過的電路，叫做經典濾波器或濾波電路。
無源濾波電路
無源濾波電路的結構簡單，易於設計，但它的通帶放大倍數及其截止頻率都隨負載而變化，因而不適用於信號處理要求高的場合。無源濾波電路通常用在功率電路中，比如直流電源整流後的濾波，或者大電流負載時採用LC（電感、電容）電路濾波。

有源濾波電路
有源濾波電路的負載不影響濾波特性，因此常用於信號處理要求高的場合。有源濾波電路一般由RC網路和集成運放組成，因而必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用，同時還可以進行放大。但電路的組成和設計也較復雜。有源濾波電路不適用於高電壓大電流的場合，只適用於信號處理。

根據濾波器的特點可知，它的電壓放大倍數的幅頻特性可以准確地描述該電路屬於低通、高通、帶通還是帶阻濾波器，因而如果能定性分析出通帶和阻帶在哪一個頻段，就可以確定濾波器的類型。

識別濾波器的方法是：若信號頻率趨於零時有確定的電壓放大倍數，且信號頻率趨於無窮大時電壓放大倍數趨於零，則為低通濾波器；反之，若信號頻率趨於無窮大時有確定的電壓放大倍數，且信號頻率趨於零時電壓放大倍數趨於零，則為高通濾波器；若信號頻率趨於零和無窮大時電壓放大倍數均趨於零，則為帶通濾波器；反之，若信號頻率趨於零和無窮大時電壓放大倍數具有相同的確定值，且在某一頻率范圍內電壓放大倍數趨於零，則為帶阻濾波器。

『捌』 有源濾波器工作原理

有源濾波器工作原理是：用電流互感器採集直流線路上的電流，經A/D采樣，將所得的電流信號進行諧波分離演算法的處理，得到諧波參考信號，作為PWM的調制信號，與三角波相比，從而得到開關信號，用此開關信號去控制IGBT單相橋，根據PWM技術的原理，將上下橋臂的開關信號反接，就可得到與線上諧波信號大小相等、方向相反的諧波電流，將線上的諧波電流抵消掉。這是前饋控制部分。再將有源濾波器接入點後的線上電流的諧波分量反饋回來，作為調節器的輸入，調整前饋控制的誤差。

『玖』 分析高通有源濾波電路

首先，在貼圖中的下半部紅線框中的電路中，電容C1雖然通高頻，但它是在OP3的負反饋迴路，所以整體電路來說不是有源高通濾波，而是有源低通濾波電路。這部分實際是一個零點（中點）漂移補償（Offset Compensation）電路。

OP3與電容C1、電阻R5構成積分放大電路，放大倍數A=1/(2*π*f*C1*R5)，頻率越高，放大倍數越小，所以是個低通電路。對於直流的放大倍數很高，等於OP3的開環增益。
OP2的輸出通過R5進入OP3的反相輸入端，其直流電位與Vref的差值被OP3高倍反相放大後，回饋給OP2，實際是強負反饋，使OP2修正輸出的直流電位，保持與Vref（中點電位）相同。OP3的高增益可使OP2微小的直流偏移得到放大和補償。

其中的C1和R5的選取主要考慮OP2輸入交流信號的頻率和反饋環路的響應速度，一般使(2*π*f*C1*R5)>10～1000，R5可在100K～1M范圍選取。
其中R3的選取主要考慮對正端輸入阻抗的影響，可在10K～1M范圍取值。

『拾』 濾波器的一般電路組成

濾波器是指在復合的信號中濾除某些不需要的頻率。

比如在整流電路中要的是穩定的直流分量，不需要交流分量，所以要濾掉交流分量。

在電視中要從復合的信號中去掉亮度信號取出色度信號，就用梳狀濾波器濾掉亮度信號。要取出倦意信號就用6.5MHz的LS濾波器濾除其他信號取出6.5M的倦意信號。

根據不同的要求，濾波器的構成差別很大。

常見的濾波器一般由RLC組合的濾波器，可以是選頻式的單頻率諧振濾波電路，也可以是寬頻的帶通濾波器。

也有的根據材料的特性製作的濾波器，比如壓電陶瓷濾波器，石英晶體濾波器等。

也有的是利用變頻方式提高選頻系統的Q值的電路，一般通過降低頻率進行選頻，以提高濾波器的頻率特性。

現在出現了很多不同的固體濾波器，選頻原理也是前面說到的一些方式。或者多種方式的組合濾波器。

LC濾波器是比較基本的濾波器。原理是利用電感和電容上電壓與電流的相位關系，互相抵消電壓或電流達到諧振。

比如串聯LC，由於電感和電容上的電流與電壓相差＋90°和－90°，串聯電路電流處處相等，所以電壓就相差180度。當某個頻率剛好使感抗和容抗相等時，相同的電流就有大小相等方向相反的電壓，外電路看上去就是兩端的電壓是0，但是還有電流，所以諧振時總電抗就是0。

並聯LC則相反，由於並聯電路兩端電壓相同，所以諧振時流過L和C的電流就剛好大小相等方向相反。對外電路來說，兩端有電壓，但卻沒有電流，所以電抗為∞。

下面是一種RLC帶通濾波器電路示意圖。