有源滤波器电路图

『壹』 有源电力滤波器APF的电路图

『贰』 求无源带通滤波器电路，有源带通滤波器原理

无源带通滤波器电路，有源带通滤波器原理图2009-03-03
00:57
1．滤波器是对输入信号的频率具有选专择性的一个二端口网络，它属允许某些频率（通
常是某个频率范围）的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。这些网
络可以由RLC
元件或RC
元件构成的无源滤波器，也可由RC
元件和有源器件构成的有源
滤波器。
根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器
（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、和带阻滤波器（BEF）四种。图4-1
分
别为四种滤波器的实际幅频特性的示意图。
图4-1
四种滤波器的幅频特性
2．四种滤波器的传递函数和实验模拟电路如图4-2
所示：(a)无源低通滤波器
(b)有源低通滤波器
(c)
无源高通滤波器
(d)有源高通滤波器
(e)无源带通滤波器
(f)有源带通滤波器
(g)无源带阻滤波器
(h)有源带阻滤波器
图4-2
四种滤波器的实验电路
3．滤波器的网络函数H（jω），又称为正弦传递函数，它可用下式表示
式中A(ω)为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。它们均可通过实验的方

『叁』 求串联有源滤波器，并联有源滤波器的matlab仿真电路图，包括谐波检测、PWM控制、驱动电路和主电路等

引言以往在煤矿电网谐波治理方面，通常是并接无源滤波器组，对电网进行固定式补偿。由于提升机为短时循环工作制的负载，一个提升机循环分为加速、等速、减速和休止几个工作状态，各阶段所需功率均不同，另外，许多分散设备的运行周期也有差异，而电容器组只能输出恒定无功功率，导致有时无功不够，有时过补现象的产生。采用有源滤波器，可根据每个设备负载无功的变化进行动态补偿，使设备运行和电网始终处于最佳状态。
引言

以往在煤矿电网谐波治理方面，通常是并接无源滤波器组，对电网进行固定式补偿。由于提升机为短时循环工作制的负载，一个提升机循环分为加速、等速、减速和休止几个工作状态，各阶段所需功率均不同，另外，许多分散设备的运行周期也有差异，而电容器组只能输出恒定无功功率，导致有时无功不够，有时过补现象的产生。采用有源滤波器，可根据每个设备负载无功的变化进行动态补偿，使设备运行和电网始终处于最佳状态。

有源滤波器包括三个部分：谐波检测、驱动电路和主电路。有源滤波器的关键是谐波电流的检测与补偿控制，本文以三相电路瞬时无功功率理论为基础，建立了有源滤波器模型，并应用MATLAB对其在某煤矿主提升机谐波治理方面的应用进行了仿真验证。

MATLAB仿真模型的建立

本文的设计使用了MATLAB的POWERLIB工具箱、DSP 工具箱和SIMULINK仿真模块,以建立该有源滤波器各部分的仿真模型。

有源滤波器的仿真模型

该有源滤波器主要由谐波电流检测电路、驱动电路、主电路、电容器和变压器5大部分组成。变压器的设置主要是为调节有源电力滤波器交流侧电压之用。其原理如图1所示。其中的谐波源模块是根据主提升机房实际谐波测试数据建成的。

图1 有源滤波器原理图

谐波检测电路的仿真模型

谐波检测电路如图2所示。

图2 谐波检测电路模型

该方法中，需要用到与a相电网电压ea同相位的正弦信号sin(wt)和对应的余弦信号-cos(wt)，它们由一个单相锁相环得到。

因为APF要求实时性高，能随时跟踪谐波电流的变化，而低通滤波器是整个系统中决定实时性的一个重要因素。因此在选用LPF时，一定要兼顾动态响应速度与截止频率，应遵从以下原则：在低通滤波器能完全滤出交流分量的前提下，选用的低通滤波器阶数应尽可能低，截止频率尽可能高。本文选用巴特沃斯LPF，其阶数取为2，截止频率fc选为20Hz。

由于基于ip、iq运算方式的谐波检测方法只有sin(wt)、cos(wt)参与计算，电压的谐波成分不参与计算，因此，无论电网电压是否畸变，本方法都能有效地检测出谐波电流。这也是该方法优于基于p、q运算方式的谐波检测方法的一个原因。

该方法电路简单，但是对硬件的精度要求很高，为了降低对硬件精度的要求，提高系统的稳定性和控制精度，可在LPF后增加PI调节器。

驱动电路的仿真模型

由于并联型有源滤波器产生的补偿电流应实时跟随其指令电流信号的变化，要求补偿电流发生器有很好的实时性，因此，电流控制采用跟踪型PWM控制方式。目前跟踪型PWM控制的方法主要有两种，即瞬时值比较方式和三角波比较方式。本文采用三角波比较方式。

主电路的仿真模型

有源电力滤波器的主电路是一个电压型PWM变流器，其直流侧电容值为1200F，由于容量小，故功率器件选用了电力MOSFET。

仿真结果分析

图3 未加载有源滤波器时的电流波形和谐波

图4 加载有源滤波器后的电流波形和谐波

抑制谐波的关键在于滤波器能够实时地、准确地、快速地检测出谐波。本文所提出的根据瞬时无功功率理论检测谐波电流的方法, 能够较好地满足以上要求。由仿真的波形图(见图3和图4) 可以总结出该有源滤波器具有如下特点：

(1) 从得到的仿真结果可以看出，有源滤波器对主提升机房供电电源中的谐波有着明显的抑制作用，使流入电网的电流波形得到明显改善，电源电流的畸变率由原来的29.68%下降到3.31%，达到了补偿和抑制谐波的目的。

(2) 有源滤波器的主电路采用MOSFET管，由于MOSFET管具有良好的可控性, 因此,该滤波器可以快速地反应波形的变化,这使得有源滤波器有良好的跟踪性, 可实时地滤除谐波。

(3) 从有源滤波器的总体结构来看，该有源滤波器结构简单,根据瞬时无功功率理论,可以设计出谐波检测电路或应用DSP 芯片来实现电流检测。这样，不仅提高了运算的速度,而且降低了滤波器的损耗,经济上是可行的。

结语

本文所设计的有源电力滤波器可以有效抑制电力电子装置所产生的谐波,它与无源滤波器相比,具有更好的补偿特性,在一些谐波成分复杂、多变的场合更具有优势。实践表明，MATLAB仿真软件可以很容易地应用于电力系统仿真领域,是电力系统分析的有利工具。

『肆』 无源滤波电路和有源滤波电路各有什么特点各适用于什么场合

1、无源滤波电路：

1）特点：结构简单，易于设计，通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化。

2）适用场合：通常用在功率电路中，比如直流电源整流后的滤波，或者大电流负载时采用LC（电感、电容）电路滤波。不适用于信号处理要求高的场合。

2、有源滤波电路:

1）特点：电路的组成和设计也较复杂，一般由RC网络和集成运放组成，负载不影响滤波特性，且还可以进行放大。

2）适用场合：常用于信号处理要求高的场合，且必须在合适的直流电源供电的情况下才能使用。不适用于高电压大电流的场合，只适用于信号处理。

(4)有源滤波器电路图扩展阅读

滤波电路工作原理：

当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感应电动势将阻止电流的变化。

当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。

因此，经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。

『伍』 无源和有源滤波器各有什么特点

有源滤波器：

1、滤波精度高，谐波电流滤除率可达97%以上；

2、滤波范围广，滤波次数：2--50次谐波及间谐波；

3、对负载的波动响应快，响应时间为1us；

4、动态注入电流以抑制谐波和补偿功率因数；

5、不会与系统发生谐振；

6、可多台组合扩展容量；

7、抑制系统过电压，改善系统电压稳定性

8、阻尼电力系统功率振荡；

9、能抑制电压闪变、补偿三相不平衡、提高功率因数；

10、系统的自我保护和稳定性极强。

无源滤波器：

结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，被广泛应用谐波治理。

(5)有源滤波器电路图扩展阅读：

基本原理：

有源电力滤波器，采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。

由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理。

将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。

性能说明：

1、动态有源滤波，全面改善电能质量；

2、DSP全数字控制，20KHz开关频率，对负载的动态变化迅速响应；

3、谐波补偿次数可选择，最高能滤除50次谐波；

4、萨顿斯有源电力滤波器可选择同时补偿无功；

5、具备三相不平衡补偿能力；

6、具有自动限流功能，不会发生过载；

7、效率高，满载损耗小于2.57；

8、并联安装方式，安装简单，体积小；

9、降低线路损耗，消除谐波引起的变压器和电机发热，实现系统大幅度节能；

10、有源电力滤波器的滤波效果不受系统阻抗变化影响，并能自动抑制系统谐振；

11、按照配电结构，可选择局部补偿、部分补偿或总补偿，CT可位于电源侧或负载侧；

12、易于扩展和冗余设计，可最多10台并联运行。

『陆』 有源滤波的有源滤波器的设计

1．熟悉ispPAC80可编程模拟器件的结构、功能。
2．掌握可编程模拟器件设计有源滤波器的方法。
3．学会使用PAC-Designer软件进行有源滤波器的设计。
4．学会有源滤波器的幅频、相频特性曲线的测试方法。 （一）设计原理
滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制（或衰减）无用频率信号的电子电路或装置。在工程上，常用它来进行信号处理，数据传送或抑制干扰等。以往滤波器主要采用无源元件R、L、和C组成，目前一般用集成运放、R、C组成，常称为有源滤波器。
在一个实际的电子系统中，有时输入信号往往受干扰等原因而含有一些不必要的成分，应当把它衰减到足够小的程度。而在另一些场合，有时我们需要的信号和别的信号混在一起，应当 设法把我们需要的信号挑出来。要解决这些问题都需要采用有源滤波器。
用在系统可编程模拟器件实现有源滤波器的设计非常方便。通常用三个运算放大器就可以实现双二阶型函数的电路。而双二阶型函数能实现所有的滤波器函数，如低通、高通、带通、带阻。双二阶函数的表达式如3-17-1所示，式中m=1或0，n=1或0。
3-17-1
这种电路的灵敏度相当低，电路容易调整。另一个显著特点是只需增加少量的元件就能实现各种滤波函数。3.16节可知ispPAC10、ispPAC20器件结构与功能，实现这样的电路很容易。首先讨论低通滤波器的转移函数如3-17-2式。
3-17-2
3-17-3
3-17-4
3-17-4式可写成3-17-5式形式
b=k1k2 3-17-5
3-17-1为双二阶有源滤波器方框图。
不难看出方框图中的函数可以分别用反相器电路、积分电路、有损积分电路来实现。把各个运算放大器电路代入3-17-1的方框图即可得到3-17-2电路。
然而现在已不再需要电阻、电容、运放搭电路了，调试电路了。利用在系统可编程器件可以很方便的实现此电路。ispPAC10能够实现方框图中的每一个功能块。PAC块可以对两个信号进行求和或求差，K为可编程增益，电路中把K11、K12、K22设置成+1，把K12设置成-1。因此三运放的双二阶型函数的电路用两PAC块就可以实现。在开发软件中使用原理图输入方式，把两个PAC块连接起来。
电路的CF是反馈电容值，Re是输入运放的等效电阻。其值为250kΩ。两个PAC块是输出分别为Vo1和Vo2。可以分别得到两个表达式，3-17-6表达式为带通函数、
3-17-6
3-17-7表达式为低通函数
3-17-7
实际利用ispPAC进行滤波器的设计时，一般在其开发软件PAC-Designer中含有一个宏，专门用于滤波器的设计，设计者只要根据所要求选择不同类型，不同性能指标的滤波器配置电路，不需要自己连接电路，只要输入滤波器的相应指标。如fo、Q等参数，即可自动产生滤波器电路。例如：用ispPAC10或ispPAC20设计时，需要在自动生产的滤波器电路里设置相应的增益和电容值。然后用模拟器模拟出所设计滤波器的幅频和相频特性。并与现实进行较，是否符合技术要求。
例如：根据3-17-6和3-17-7给出的方程，输入相应的技术指标，便可以在PAC Designer软件中滤波器设计的宏里自动产生双二阶滤波器电路，增益和相应电容值根据需要进行设置。开发软件中还有一个模拟器，用于模拟滤波器的幅频和相频特性。
（二）.ispPAC器件设计有源滤波器举例
ispPAC80是lattice公司继ispPAC10和ispPAC20后推出的一种专门用来实现高性能连续时间低通滤波器的模拟可编程器件。该器件内部包含了仪表放大器增益级，内核是一个五阶滤波器，其软件设计方法与ispPAC10、ispPAC20稍有不同。
每一片ispPAC80器件可以同时存储两组不同参数的五阶滤波器配置（cfgA和cfgB）,在进行设计前其默认值是空的（cfgA.unknown,cfgB.unknown）。ispPAC80软件库中含有八千多种不同类型和参数的五阶滤波器库，设计者可以调用该库从而方便地完成设计。例如：先设计第一个配置(cfgA)：双击cfA unkown所在的矩形框，产生如图3-17-7所示的五阶滤波器库。
该库中含有各种不同类型的滤波器，如萨顿斯滤波器(Satons)、巴塞尔滤波器（Bessel）、线性滤波器、高斯滤波器（Gaussian），巴特沃斯滤波器（Butterworth）、椭圆滤波器等，每种类型的滤波器根据其参数值的不同，又分为不同的具体型号，共8244种。设计者只需要具备关于滤波器技术指标等知识，如通带频率、止带频率、止带衰减，相位线性度，群延时等。设计者根据所需要的设计的目标滤波器的各项指标的数据，从数据库里挑选出与目标技术指标比较接近（相差不会超过3.0﹪）的组构方案。比如根据设计设计要求选定一种滤波器，如第4001种（ID号为4000）的椭圆滤波器，双击该ID号，将该种滤波器拷贝进ispPAC80的第一组配置ConfigurationA中。
双击输入使用运放IA图形，可以调整输入增益倍数（1.2.5或10）。同样，双击wakeup=cfgA的梯形图标，可以设置激活配置cfgA或cfgB。在上述设计输入完毕后，软件就可自动完成对滤波器的电路进行连接与参数配置。设计输入完毕后，按Tool=Run Simulator菜单，可对设计进行仿真，方法与3.16节相同。若仿真结果仍与设计要求有所偏差，则还可以调整3-17-8中滤波器的参数C1、C2、C3、C4、L2、L4和C5（双击该处即可进入参数调整状态）。
（二）spPAC80的特性曲线如3-17-10所示，供设计参考 1. 低通五阶滤波器增益为1，转折频率为10kHz，通带内允许最大波动为±1dB。
2. 设计一双二阶有源滤波器，要求实现低通、带通、高通输出。带通中心频率fo为10kHz，低通、高通转折频率均为10kHz，增益为2。 1．画出所设计有源滤波器原理图
2．用PAC-Designer软件根据设计要求设计出滤波器，打印出仿真曲线，并把设计好的滤波器下载到相应的芯片里。
3. 在实验仪器对芯片进行测试，芯片里的滤波器性能指标是否符合要求。
五.实验仪器及器件
所用仪器同3.16
ispPAC20、ispPAC10、ispPAC80适配板各一块。
有源滤波器
70年代初期，日本学者就提出了有源滤波器APF(Active Power Filter)的概念，即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。
与无源滤波器相比，AFP具有高度可控性和快速响应性，能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点;滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。

『柒』 滤波电路有哪几种

滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。

滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。

经典滤波的概念，是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。
无源滤波电路
无源滤波电路的结构简单，易于设计，但它的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化，因而不适用于信号处理要求高的场合。无源滤波电路通常用在功率电路中，比如直流电源整流后的滤波，或者大电流负载时采用LC（电感、电容）电路滤波。

有源滤波电路
有源滤波电路的负载不影响滤波特性，因此常用于信号处理要求高的场合。有源滤波电路一般由RC网络和集成运放组成，因而必须在合适的直流电源供电的情况下才能使用，同时还可以进行放大。但电路的组成和设计也较复杂。有源滤波电路不适用于高电压大电流的场合，只适用于信号处理。

根据滤波器的特点可知，它的电压放大倍数的幅频特性可以准确地描述该电路属于低通、高通、带通还是带阻滤波器，因而如果能定性分析出通带和阻带在哪一个频段，就可以确定滤波器的类型。

识别滤波器的方法是：若信号频率趋于零时有确定的电压放大倍数，且信号频率趋于无穷大时电压放大倍数趋于零，则为低通滤波器；反之，若信号频率趋于无穷大时有确定的电压放大倍数，且信号频率趋于零时电压放大倍数趋于零，则为高通滤波器；若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数均趋于零，则为带通滤波器；反之，若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数具有相同的确定值，且在某一频率范围内电压放大倍数趋于零，则为带阻滤波器。

『捌』 有源滤波器工作原理

有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PWM的调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。这是前馈控制部分。再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。

『玖』 分析高通有源滤波电路

首先，在贴图中的下半部红线框中的电路中，电容C1虽然通高频，但它是在OP3的负反馈回路，所以整体电路来说不是有源高通滤波，而是有源低通滤波电路。这部分实际是一个零点（中点）漂移补偿（Offset Compensation）电路。

OP3与电容C1、电阻R5构成积分放大电路，放大倍数A=1/(2*π*f*C1*R5)，频率越高，放大倍数越小，所以是个低通电路。对于直流的放大倍数很高，等于OP3的开环增益。
OP2的输出通过R5进入OP3的反相输入端，其直流电位与Vref的差值被OP3高倍反相放大后，回馈给OP2，实际是强负反馈，使OP2修正输出的直流电位，保持与Vref（中点电位）相同。OP3的高增益可使OP2微小的直流偏移得到放大和补偿。

其中的C1和R5的选取主要考虑OP2输入交流信号的频率和反馈环路的响应速度，一般使(2*π*f*C1*R5)>10～1000，R5可在100K～1M范围选取。
其中R3的选取主要考虑对正端输入阻抗的影响，可在10K～1M范围取值。

『拾』 滤波器的一般电路组成

滤波器是指在复合的信号中滤除某些不需要的频率。

比如在整流电路中要的是稳定的直流分量，不需要交流分量，所以要滤掉交流分量。

在电视中要从复合的信号中去掉亮度信号取出色度信号，就用梳状滤波器滤掉亮度信号。要取出倦意信号就用6.5MHz的LS滤波器滤除其他信号取出6.5M的倦意信号。

根据不同的要求，滤波器的构成差别很大。

常见的滤波器一般由RLC组合的滤波器，可以是选频式的单频率谐振滤波电路，也可以是宽频的带通滤波器。

也有的根据材料的特性制作的滤波器，比如压电陶瓷滤波器，石英晶体滤波器等。

也有的是利用变频方式提高选频系统的Q值的电路，一般通过降低频率进行选频，以提高滤波器的频率特性。

现在出现了很多不同的固体滤波器，选频原理也是前面说到的一些方式。或者多种方式的组合滤波器。

LC滤波器是比较基本的滤波器。原理是利用电感和电容上电压与电流的相位关系，互相抵消电压或电流达到谐振。

比如串联LC，由于电感和电容上的电流与电压相差＋90°和－90°，串联电路电流处处相等，所以电压就相差180度。当某个频率刚好使感抗和容抗相等时，相同的电流就有大小相等方向相反的电压，外电路看上去就是两端的电压是0，但是还有电流，所以谐振时总电抗就是0。

并联LC则相反，由于并联电路两端电压相同，所以谐振时流过L和C的电流就刚好大小相等方向相反。对外电路来说，两端有电压，但却没有电流，所以电抗为∞。

下面是一种RLC带通滤波器电路示意图。