单相有源滤波电路

单相有源滤波电路

一、引言

单相有源滤波电路是一种常用的电子电路，用于去除电源电压中的噪声和干扰，以获得干净且稳定的输出电压。本文将全面、详细、完整地探讨单相有源滤波电路的原理、设计和应用。

二、原理

单相有源滤波电路基于能量转移和信号处理原理，通过电容器和电感器的组合，将频率较高的噪声和干扰信号从输入电源中滤除，同时保留所需的直流或低频信号。

2.1 电容器的作用

电容器是单相有源滤波电路中的核心元件之一，它能够存储电荷并在需要时释放电荷。在有源滤波电路中，电容器用于滤除高频噪声和干扰信号。当电源中存在高频噪声时，电容器可以通过对噪声信号的短路作用来滤除它们。

2.2 电感器的作用

电感器是单相有源滤波电路中的另一个关键元件。它能够储存电流并在需要时放电。在有源滤波电路中，电感器用于滤除低频噪声和干扰信号。电感器可以通过对低频信号的阻抗作用来阻止它们通过电路。

2.3 激励源的作用

有源滤波电路中的激励源是一个能够提供电荷和能量的元件。它通过供应电流和电压来维持电路的正常运行。激励源通常是一个电压源或电流源，它能够保持电路的稳定工作状态，并补偿电容器和电感器的能量损耗。

三、设计步骤

要设计一个有效的单相有源滤波电路，需要按照以下步骤进行：

3.1 确定滤波电路的频率范围和要求

首先，需要确定滤波电路所需的频率范围和滤波要求。这将决定所选择的电容器和电感器的数值范围。

3.2 选择合适的电容器和电感器

根据所需的频率范围和要求，选择合适的电容器和电感器。电容器的容值和电感器的感值应具备适当的阻抗特性，以实现所需的滤波效果。

3.3 设计激励源

根据电路的功率需求和稳定性要求，设计合适的激励源。可以选择使用集成电路或离散元件来提供所需的激励信号。

3.4 连接电容器、电感器和激励源

将所选的电容器、电感器和激励源按照电路图连接起来。确保连接正确，以避免电路中出现错误。

3.5 进行仿真和调试

在实际应用前，对设计的电路进行仿真和调试是非常重要的。通过仿真软件，可以模拟电路的工作效果，并根据需要进行优化和调整。

四、应用场景

单相有源滤波电路在多个工业和家庭应用中都起到了重要的作用。以下是一些常见的应用场景：

4.1 电力系统

单相有源滤波电路可以用于电力系统中，用于滤波电源中的杂波和谐波，以确保电力传输和分配的质量和稳定性。

4.2 电子设备

单相有源滤波电路可以用于各种电子设备中，如电视、电脑、音响等。它能够去除电源中的噪声和干扰，以提供清晰的音频和视频信号。

4.3 通信系统

在通信系统中，单相有源滤波电路可以用于滤除电源中的干扰信号，提供稳定的电压和电流，以确保通信设备的正常运行。

4.4 汽车电子

在汽车电子领域，单相有源滤波电路常用于滤除汽车电源中的噪声和干扰，以提供可靠和清晰的电力供应，同时保护车载设备免受损坏。

五、总结

本文全面、详细、完整地介绍了单相有源滤波电路的原理、设计和应用。通过对电容器、电感器和激励源的作用及设计步骤的探讨，读者能够了解有源滤波电路的工作原理和实现方法。此外，我们还介绍了该电路在电力系统、电子设备、通信系统和汽车电子等领域的应用，以展示其重要性和广泛性。希望本文对读者在学习和应用有源滤波电路方面能起到一定的指导和帮助。

(完整版)有源滤波器的设计

源 滤波器姓名：xxx 班级：XXX 学号: xxx

目录 一、基本介绍 二、工作原理 三、有源滤波器的功能作用 四、有源滤波器分类 五、有源低通滤波器的设计 六、总结

基本介绍 滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。 二、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PW 啲调制信号，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。 三、有源滤波器的具体功能及作用 1、滤除电流谐波 可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。 2、改善系统不平衡状况

可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根 据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率除谐波 在确保滤功能的基础上有效改善系统不平衡状况。 3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振，而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。这是无源滤波装置无法做到的。 4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能，以确保装置和电力系统安全运行，并可在负荷较轻时自动退出运行，充分考虑运行的经济性。 四、有源滤波器的设计 1. 二阶低通有源滤波器 （1）基本原理 常用的二阶低通有源滤波器如图所示。由于C1 接到集成运放的输出端，形成正反馈，使电压放大倍数在一定程度上受输出电压控制，且输出电压近似为恒压源，所以又称之为二阶压控电压源低通滤波器。当C=C2=C时，称f o为电路的特征频率。通常，调试该电路，使其通带截止频率与一阶低通滤波器的相同，即f p=f0

(完整版)有源滤波器的设计

有 源 滤 波 器 姓名：xxx 班级：XXX 学号: xxx

目录 一、基本介绍 二、工作原理 三、有源滤波器的功能作用 四、有源滤波器分类 五、有源低通滤波器的设计 六、总结

一、基本介绍 滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。 二、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。 三、有源滤波器的具体功能及作用 1、滤除电流谐波 可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。 2、改善系统不平衡状况 可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根

单相有源电力滤波器控制系统研究

单相有源电力滤波器控制系统研究 【摘要】现代电力电子技术的飞速发展在为用户提供高质量电能的同时，其大量的电力电子装置所产生的谐波污染对电网及其它设备造成了很大的危害。所以，对谐波问题进行更为有效的研究和滤波显得尤为重要。与此同时，有源电力滤波器凭借其优点已逐步取代传统的无源滤波器。 【关键字】有源滤波器；谐波；FFT 由于工业规模的快速的扩大使得非线性负载的比例大大的增高，使得电流和电压波形发生畸变，对电网造成了严重的污染。另外，现代工业和普通用户的用电设备制作精度较高对供电的稳定性和可靠性的要求更为苛刻和严格。由于现代控制技术的计算机化，负荷对电力质量的波动更为敏感。因此，如何减少对电网的谐波污染，提高电能质量，已成为电力领域内的重要课题。 1 电力系统谐波问题 谐波（Harmonics）是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。谐波的大量产生主要跟非线性和时变类的电子装置的广泛使用有关。由于电力电子器件的开关动作会在电网中产生大量谐波，使电网中的电压波形失真严重。这对公用电网电能质量造成严重的污染，缩短了电子设备的寿命，干扰了其他电子设备的正常运转。所以，怎样抑制供电电网的谐波和无功功率的有效补偿，提高供电质量变得日益紧迫。 2 有源滤波器 无源滤波技术的工作原理是通过在谐波源四周安装几个滤波支路来将谐波过滤掉。该装置主要是由电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，它不仅可以有效的抑制电网中的谐波，而且能够补偿无功功率，提高电网功率因数。但在通带内，该装置导致信号的能量损失较多，负载效应明显。另外，在和感性设备同时使用时电磁感应很明显，需要的滤波器的体积和重量都很大。而在在低频域不适用。 有源电力滤波器（APF）基于对补偿的对象的连接方式分为串联和并联型两种，在实际的应用中并行模式具有明显的优势。该系统由指令运算电路和补偿电流发生电路两部分组成。前者的主要任务是对电路中的谐波的大小和无功功率的大小进行检测。补偿电路则是根据指令电流的大小经过电路的数学运算，向实际的电路中发出相应的补偿电流。主电路均采用PWM变流器。 当产生补偿电流时主电路的PWM变换器为逆变器。为了使直流侧电压基本稳定，需要电网提供有功电流，当电网对直流侧的电容充电时，主电路的PWM 工作在整流状态。换言之，PWM即可以在作为整流器，又可以在作为逆变器。

有源滤波器信号滤波电路问答

有源滤波器信号滤波电路问答 No. 008如何选择滤波电路的有源器件？ 有源器件是有源滤波电路的核心，其性能对滤波器特性有很大影响。一般采用运算放大器做有源器件，理想地，认为具有无限大的增益，其开环增益在传递函数中没有体现。但实际应用时应考虑以下几方面。 （1）器件不够理想，如单位增益带宽太窄，开环增益过低或不稳定，这些将会影响传递函数性质。 （2）有源器件不可避免地会引入噪声，降低信噪比，从而限制有用信号幅值下限。 No. 009能否利用带通滤波电路组成带阻滤波电路？ 可以用一个带通滤波器和一个减法器电路来实现。 No. 010三极管放大器中的电容Ce对电路来说有什么作用？ 图9三极管放大器 如图9所示，电容Ce的电容量很小，只有几皮法到几百皮法，所以在放大电路的低频段和中频段所呈现的容抗很大，对Re没有什么旁路作用。也就是说，在低频段和中频段范围内，反馈阻抗与频率无关，负反馈放大器的中频增益仍由电阻Re的负反馈作用来决定。 但在放大电路的高频段，Ce的容抗随频率的增高而减小，从而使Re的并联阻抗减小。与中频段相比，高频段的反馈电压也随之下降，结果补偿了放大器在

高频段由晶体管极间电容和分布电容Co等因素造成的高频率增益的下降，扩展了通频带。 加入Ce后，放大器的带宽比采用纯电阻Re负反馈时适当加宽，而中频增益不变，结果使整个电路的增益带宽积比一般采用纯电阻Re产生的电流串联负反馈电路的要大。 因此，电容Ce称为补偿电容，这种电路称为电容补偿电路。 No. 011测控电路中常用的RC有源滤波电路有哪些？ 常用的是二阶有源滤波电路，其中又以压控电压源型、无限增益多路反馈型和二阶环型滤波电路比较常用。 如图10所示，是压控电压源型二阶滤波电路的基本结构。Y4为0开路，Y1、Y2为电阻，Y3、Y5为电容时，可构成低通滤波电路；Y3、Y5为电阻，Y1、Y2为电容，Y4为0开路时，构成高通滤波电路；Y2、Y4为电容，其余为电阻，可构成带通滤波电路。 图11所示是无限增益多路反馈型滤波电路的基本结构。Y4、Y5为电容，其余为电阻，可构成低通滤波电路；Y4、Y5为电阻，其余位电容可构成高通滤滤波电路；Y2、Y3为电容，其余为电阻，可构成带通滤波电路。

有源滤波电路仿真

实验八有源滤波电路仿真 一、实验目的 1、掌握滤波电路频率特性的测量方法和主要参数的调整方法； 2、了解频率特性对信号传输的影响，了解滤波电路的应用； 3、巩固有源滤波电路的理论知识，加深理解滤波电路的作用。 二、内容与方法 1、一阶有源低通滤波电路 （1）启动EWB，输入并保存图2.8.1所示电路。 （2）测试准备：输 入幅度1V、1KHz的正弦 波，运行电路，用示波器 观察u s、u o的波形，以确 保电路正常工作。 （3）观测何调整频 率特性 ①幅频特性：按表 8.1要求用波特图仪测量 幅频特性，观察电位器 R P2和电容C大小对截 止频率f H的影响，观察 电位器R P1大小对低频增益A uf的影响。 图 2.8.1 一阶有源低通滤波电路 表2.8.1 测量分析一阶有源低通滤波电路的幅频特性 ②观察相频特性：用波特图仪观察相频特性，参数设置参考值为：特性测量选择“Phase”，Vertical坐标类型选择“Lin”，其坐标范围选择起点I为“0°”、终点F为“－90°”，Horizontal 坐标类型选择“Log”，其坐标范围选择起点I为“0.1Hz”、终点F为“10MHz”。 （4）观察低通滤波电路对信号传输的影响：输入幅度为1V的正弦波，观察比较信号频率分别为1KHz和10KHz时输出电压u o波形形状、大小的变化。将参数恢复为图2.8.1所示，进行观察比较，然后将输入波形改成方波，再进行观察比较，并定性记录波形。 （5）设计一低频增益A uf为10dB、截止频率f H为1KHz的低通滤波电路。 2、100Hz陷波电路 （1）输入并保存图2.8.2所示电路。

有源滤波电路实验

有源滤波电路实验 李泽电子信息科学与技术2008118038 1、参考例题，连接并调试低通滤波器，并记录幅频变化原理图和输入输出波形如下图所示： 滤波器幅频特性如下图所示： 2、参考例题，连接并调试高通滤波器，并记录幅频变化原理图和输入输出波形如下图所示：

滤波器幅频特性如下图所示： 3、参考例题，连接并调试带通滤波器，并记录幅频变化原理图和输入输出波形如下图所示： 滤波器幅频特性如下图所示：

4、参考例题，连接并调试带阻滤波器，并记录幅频变化原理图和输入输出波形如下图所示： 滤波器幅频特性如下图所示： 5、陷波电路。证明当R1C1=R2C2时，电路构成w=1/(R1C1) 的陷波电路。设计50hz的陷波电路，分析差错原因。

令R1C1=R2C2=RC w=1/RC=2Pifc=100pi 令C=22nf 则R=145k 原理图和输入输出波形如下图所示： 幅频特性如下图所示： 如上图所示，电路在50hz下陷 6、设计一个二阶有源低通滤波电路，要求截止频率 fc=100hz，品质因数Q=0.8，记录幅频特性 取C1=C2=C=10nf,R1=R2=R, 则R=1/(2pi*fc*c)=159k 由Q=1/(3-(1+Rf/R3))=0.8得Rf=0.75R3 又Rf//R3=R+R=318k

所以，Rf=557k R3=742k 原理图和输入输出波形如下图所示： 滤波器幅频特性如下图所示： 7、设计一个二阶有源高通滤波电路，要求截止频率 fc=1khz，品质因数Q=0.9，记录幅频特性 令C1=C2=0.022uf 且R1=R2=R 则R=1/(2PifcC)=7K 由Q=1/(3-(1+Rf/R3))=0.9得Rf=0.8888R3 又Rf//R3=R=7.23K

有源一阶滤波电路

有源一阶滤波电路 如果在一阶RC低通电路的输出端，再加上一个电压跟随器，使之与负载很好隔离开来，就构成一个简单的一阶有源RC低通滤波电路，由于电压跟随器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，因此，其负载能力很强。 如果希望电路不仅有滤波功能，而且能起放大作用，则只要将电路中的电压跟随器改为同相比例放大电路即可。如图所示。 1）传递函数 RC低通电路的传递函数为： 对于电压跟随器，其通带电压增益等于同相比例放大电路的电压增益，即 因此，可导出电路的传递函数为： 由于传递函数中分母为s的一次幂，故上述滤波电路称为一阶低通有源滤波路。（2）幅频响应 对于实际的频率来说，式(1)中的s可用s=j?代入，由此可得

对传递函数运用Matlab仿真，球系统的幅频响应和相频相应。 其程序如下： b=[5]; %滤波器传递分子多项式系数 a=[32 4]; %滤波器传递分母多项式系数 figure(1),freqs(b,a) %第一种输出方法 [h,w]=freqs(b,a); %计算滤波器的复数频率响应 mag=abs(h);pha=angle(h); %得到滤波器的幅频和相频响应 figure(2),subplot(2,1,1),loglog(w,mag); %运用对数坐标绘制幅频响应grid on;xlabel(‘Angular frequency’);ylabel(‘Magnitude’); subplot(2,1,2),semilogx(w,pha*180/pi) %运用半对数坐标绘制相频响应grid on;xlabel(‘Angular frequency’); ylabel(‘Phase/degrees’); 图形如下：

详解4种整流、5种滤波电路

详解4种整流、5种滤波电路 1、变压电路 通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。初级绕组用来输入电源交流电压，次级绕组输出所需要的交流电压。通俗的说，电源变压器是一种电→磁→电转换器件。即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场，磁场的磁力线切割次级线圈产生交变电动势。次级接上负载时，电路闭合，次级电路有交变电流通过。变压器的电路图符号见图2-3-1。 2、整流电路 经过变压器变压后的仍然是交流电，需要转换为直流电才能提供给后级电路，这个转换电路就是整流电路。在直流稳压电源中利用二极管的单项导电特性，将方向变化的交流电整流为直流电。 （1）半波整流电路 半波整流电路见图2-3-2。其中B1是电源变压器，D1是整流二极管，R1是负载。B1次级是一个方向和大小随时间变化的正弦波电压，波形如图 2-3-3（a）所示。0～π期间是这个电压的正半周，这时B1次级上端为正下端为负，二极管D1正向导通，电源电压加到负载R1上，负载R1中有电流通过；π～2π期间是这个电压的负半周，这时B1次级上端为负下端为正，二极管D1反向截止，没有电压加到负载R1上，负载R1中没有电流通过。在2π～3π、3π～4π等后续周期中重复上述过程，这样电源负半周的波

形被“削”掉，得到一个单一方向的电压，波形如图2-3-3（b）所示。由于这样得到的电压波形大小还是随时间变化，我们称其为脉动直流。 设B1次级电压为E，理想状态下负载R1两端的电压可用下面的公式求出： 整流二极管D1承受的反向峰值电压为：

由于半波整流电路只利用电源的正半周，电源的利用效率非常低，所以半波整流电路仅在高电压、小电流等少数情况下使用，一般电源电路中很少使用。 （2）全波整流电路 由于半波整流电路的效率较低，于是人们很自然的想到将电源的负半周也利用起来，这样就有了全波整流电路。全波整流电路图见图2-3-6。相对半波整流电路，全波整流电路多用了一个整流二极管D2，变压器B1的次级也增加了一个中心抽头。这个电路实质上是将两个半波整流电路组合到一起。在0～π期间B1次级上端为正下端为负，D1正向导通，电源电压加到R1上，R1两端的电压上端为正下端为负，其波形如图2-3-7（b）所示，其电流流向如图2-3-8所示；在π～2π期间B1次级上端为负下端为正，D2正向导通，电源电压加到R1上，R1两端的电压还是上端为正下端为负，其波形如图2-3-7（c）所示，其电流流向如图2-3-9所示。在2π～3π、3π～4π等后续周期中重复上述过程，这样电源正负两个半周的电压经过D1、D2整流后分别加到R1两端，R1上得到的电压总是上正下负，其波形如图2-3-7（d）所示。

有源滤波器工作原理

有源滤波器工作原理 有源滤波器是一种电子滤波器，它利用有源元件（如运算放大器）来增强滤波器的性能。有源滤波器可以实现更高的增益、更低的失真和更宽的频率范围，因此在许多应用中得到广泛使用。 有源滤波器的工作原理基于运算放大器的反馈原理。运算放大器是一种高增益的电子设备，可以将输入信号放大到较高的电压范围。它由一个差分放大器和一个反馈网络组成。 在有源滤波器中，输入信号首先经过一个滤波器电路，该电路可以是低通、高通、带通或者带阻滤波器。滤波器电路的作用是根据频率选择性地传递或者阻挠信号。 滤波器电路的输出信号然后通过运算放大器。运算放大器将输入信号放大到一个较高的电压范围，并将其输出到反馈网络。反馈网络将一部份输出信号反馈到运算放大器的负输入端，形成一个闭环反馈。这种反馈机制可以改变运算放大器的增益和频率响应，从而实现滤波器的特定功能。 具体来说，根据反馈网络的设计，有源滤波器可以实现以下几种滤波器类型： 1. 低通滤波器：低通滤波器可以传递低于某个截止频率的频率成份，同时阻挠高于该截止频率的频率成份。在有源滤波器中，低通滤波器的反馈网络通常包含一个电容，该电容将高频信号引导到地，从而实现滤波效果。 2. 高通滤波器：高通滤波器可以传递高于某个截止频率的频率成份，同时阻挠低于该截止频率的频率成份。在有源滤波器中，高通滤波器的反馈网络通常包含一个电容，该电容将低频信号引导到地，从而实现滤波效果。

3. 带通滤波器：带通滤波器可以传递某个频率范围内的频率成份，同时阻挠其他频率范围内的频率成份。在有源滤波器中，带通滤波器的反馈网络通常包含一个电容和一个电感，它们共同决定了滤波器的中心频率和带宽。 4. 带阻滤波器：带阻滤波器可以阻挠某个频率范围内的频率成份，同时传递其他频率范围内的频率成份。在有源滤波器中，带阻滤波器的反馈网络通常包含一个电容和一个电感，它们共同决定了滤波器的中心频率和带宽。 有源滤波器的工作原理可以通过以下步骤总结： 1. 输入信号经过滤波器电路，根据滤波器类型选择性地传递或者阻挠特定频率成份。 2. 滤波器电路的输出信号经过运算放大器，被放大到一个较高的电压范围。 3. 运算放大器的输出信号通过反馈网络反馈到运算放大器的负输入端，形成一个闭环反馈。 4. 反馈机制改变运算放大器的增益和频率响应，从而实现滤波器的特定功能。 总之，有源滤波器是一种利用有源元件增强滤波器性能的电子滤波器。它的工作原理基于运算放大器的反馈原理，通过滤波器电路和反馈网络实现特定的滤波功能。有源滤波器在许多应用中得到广泛使用，可以实现更高的增益、更低的失真和更宽的频率范围。

有源滤波器工作原理

有源滤波器工作原理 引言： 有源滤波器是一种常见的电子电路，用于对输入信号进行频率选择和滤波。它由一个放大器和一个滤波器组成，通过放大器的放大和滤波器的滤波功能，实现对特定频率范围内的信号的增强或抑制。本文将详细介绍有源滤波器的工作原理及其相关知识。 一、有源滤波器的基本结构 有源滤波器通常由一个放大器和一个滤波器组成。放大器负责信号的放大，而滤波器则负责对特定频率范围内的信号进行选择和滤波。放大器可以是运算放大器（Operational Amplifier，简称Op-Amp）或其他类型的放大器。 二、有源滤波器的分类 根据滤波器的类型和特性，有源滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。 1. 低通滤波器（Low Pass Filter，简称LPF）： 低通滤波器允许低频信号通过，而抑制高频信号。它被广泛应用于音频系统和通信系统中，用于去除高频噪声和保留低频信号。 2. 高通滤波器（High Pass Filter，简称HPF）： 高通滤波器允许高频信号通过，而抑制低频信号。它常用于音频系统和通信系统中，用于去除低频噪声和保留高频信号。 3. 带通滤波器（Band Pass Filter，简称BPF）：

带通滤波器允许特定频率范围内的信号通过，而抑制其他频率范围的信号。它 广泛应用于无线通信、音频系统和图像处理等领域。 4. 带阻滤波器（Band Stop Filter，简称BSF）： 带阻滤波器允许除了特定频率范围的信号通过，而抑制该范围内的信号。它常 用于去除特定频率的噪声或干扰信号。 三、有源滤波器的工作原理 有源滤波器的工作原理可以分为两个步骤：放大和滤波。 1. 放大： 有源滤波器中的放大器负责对输入信号进行放大。放大器可以是运算放大器或 其他类型的放大器。放大器的增益可以根据需要进行调整，以满足特定应用的要求。 2. 滤波： 滤波器负责对放大后的信号进行滤波，选择特定频率范围内的信号。滤波器可 以是被动滤波器（如电容器、电感器和电阻器的组合）或主动滤波器（如运算放大器和其他有源元件的组合）。 有源滤波器中常用的滤波器电路有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤 波器等。这些滤波器电路根据其特定的频率响应和滤波特性来选择和抑制不同频率的信号。 四、有源滤波器的优点和应用领域 有源滤波器相比于被动滤波器具有以下优点： 1. 增益可调： 有源滤波器中的放大器可以通过调整增益来满足不同应用的需求。

有源电力滤波器的基本原理

有源电力滤波器基本原理及设备

目录 一．APF 的系统构成 ................................................................ 错误！未定义书签。二．APF 特性 ............................................................................ 错误！未定义书签。 三.APF的组成和功能 ................................................................ 错误！未定义书签。四．技术参数及规格型号 ........................................................ 错误！未定义书签。五．经典案例.............................................................................. 错误！未定义书签。 六、谐波无功节能...................................................................... 错误！未定义书签。 七、谐波无功治理设备的选择.................................................. 错误！未定义书签。

有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。有源电力滤波器的基本原理如下图所示：检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。 有源电力滤波器基本原理

常见运放滤波电路

滤波电路 这节非常深入地介绍了用运放组成的有源滤波器。在很多情况中，为了阻挡由于虚地引起的直流电平，在运放的输入端串入了电容。这个电容实际上是一个高通滤波器，在某种意义上说，像这样的单电源运放电路都有这样的电容。设计者必须确定这个电容的容量必须要比电路中的其他电容器的容量大100 倍以上。这样才可以保证电路的幅频特性不会受到这个输入电容的影响。如果这个滤波器同时还有放大作用，这个电容的容量最好是电路中其他电容容量的1000 倍以上。如果输入的信号早就包含了VCC/2 的直流偏置，这个电容就可以省略。 这些电路的输出都包含了VCC/2 的直流偏置，如果电路是最后一级，那么就必须串入输出电容。 这里有一个有关滤波器设计的协定，这里的滤波器均采用单电源供电的运放组成。滤波器的实现很简单，但是以下几点设计者必须注意： 1. 滤波器的拐点(中心)频率 2. 滤波器电路的增益 3. 带通滤波器和带阻滤波器的的Q值 4. 低通和高通滤波器的类型(Butterworth 、Chebyshev、Bessell) 不幸的是要得到一个完全理想的滤波器是无法用一个运放组成的。即使可能，由于各个元件之间的负杂互感而导致设计者要用非常复杂的计算才能完成滤波器的设计。通常对波形的控制要求越复杂就意味者需要更多的运放，这将根据设计者可以接受的最大畸变来决定。或者可以通过几次实验而最终确定下来。如果设计者希望用最少的元件来实现滤波器，那么就别无选择，只能使用传统的滤波器，通过计算就可以得到了。

3．1 一阶滤波器 一阶滤波器是最简单的电路，他们有20dB 每倍频的幅频特性3．1．1 低通滤波器 典型的低通滤波器如图十三所示。 图十三 3．1．2 高通滤波器 典型的高通滤波器如图十四所示。

有源电力滤波器的基本原理

有源电力滤波器根本原理及设备

目录 一．APF 的系统构成2 二．APF 特性3 三.APF的组成和功能3 四．技术参数及规格型号5 五．经典案例8 六、谐波无功节能8 七、谐波无功治理设备的选择10 有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进展补偿，其应用可克制LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。有源电力滤波器的根本原理如下列图所示：检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐涉及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。 有源电力滤波器根本原理 一．APF 的系统构成 下列图为APF的系统框图。图中，e S表示交流电源，负载为谐波源，它产 生谐波并消耗无功。有源电力滤波器系统由两大局部组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。其中指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量。补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流，它由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三个局部构成。主电路目前均采用PWM变流器。 APF 系统框图

下列图为APF的系统原理图。图中e a、e b、e c 为交流电源，谐波电流源为非线性负载，L sa、L sb、L sc 分别代表三相的电网阻抗。而有源电力滤波器主要由以下几局部组成，指令运算电路，电流跟踪控制电路，驱动电路以及主电路。其中指令运算电路的主要任务是按照要求检测出负载电流中的谐波、无功以及负序分量。电流跟踪控制电路，驱动电路以及主电路和在一起可以称为补偿电流发生电路，它的主要作用是根据指令运算电路得出的补偿指令，产生实际的补偿电流。主电路主要由IGBT 构成的电压型PWM变流器，以及与其相连的电感和直流侧电容组成。 APF 系统原理图 二．APF 特性 有源电力滤波器不仅可滤除谐波电流，还可补偿系统无功、三相不平衡的治理等。 a) 滤除谐波 有源电力滤波器补偿负载谐波电流成分的等效电路图如下列图所示。图中下标f 和h分别表示基波成分与谐波成分。 补偿谐波电流时的等效原理图 从图中可以得到，电网侧的谐波电流可以写为： 假设电源电压没有畸变，即esh= 0，只要控制有源电力滤波器的输出电流ich ，使其满足ich = iLh，即可使电网侧的谐波电流ish= 0。控制有源电力滤波器的输出电流为负载电流中指定次谐波分量，即ich=iLhn 〔n为谐波次数〕，此时可使电网侧的指定次谐波电流ishn= 0〔n为谐波次数〕。 b) 补偿无功 有源电力滤波器补偿负载无功电流时的等效电路图如下列图所示。图中下标p 和q分别表示有功分量与无功分量 补偿无功时的等效原理图 从图中可以得到，电网侧的无功电流可以表示为： 只要控制有源电力滤波器的输出电流使其满足icq=iLq，即可使电网侧的无功电流isq= 0。 有源电力滤波器工作时控制板输出的补偿指令和变流器的输出电流波形，可以看出变流器的输出电流很好的跟踪了补偿指令。 跟踪指令三.APF的组成和功能 a)APF的组成和功能 APF电路构造包括主电路、继电回路、驱动电路、电流跟踪电路和指令运算电路。 b) 主电路

无源滤波电路和有源滤波电路

三、无源滤波电路和有源滤波电路 无源滤波电路：若滤波电路仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成。 有源滤波电路：若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成。 1. 无源低通滤波器 如图所示为RC低通滤波器及其幅频特性，当信号频率趋于零时，电容的容抗趋于无穷大，故低频信号顺利通过。 带负载后，通带放大倍数的数值减小，通带截止频率升高。可见，无源滤波电路的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化，这一缺点不符合信号处理的要求，因而产生有源滤波器。 2.有源滤波电路 为了使负载不影响 滤波特性，可在无源滤波 电路和负载之间加一个 高输入电阻低输出电阻 的隔离电路，最简单的方 法是加一个电压跟随器， 如右图所示，这样就构成 了有源滤波电路。 在理想运放的条件下，由于电压跟随器的输入电阻为无穷大，输出电阻为零，因而仅决定于RC的取值。输出电压=，负载变化，输出不变。 有源滤波必须在合适的直流电源供电的情况下才能起作用，还可以放大，只适合于信号处理，不适合高电压大电流的负载。

RC低通滤波器的响应特性 曲电阻（R）和电容（C）构成的RC电路是电子电路中使用最多的电路。首先，研究简单的RC电路的特性，针对在CMOS数字电路中的应用进行实验。 图1是各使用一个电阻、一个电容的RC电路。这种电路从频率轴来看，可作为1次低通滤波器处理。所谓低通滤波器是指低频率时通过、高频率时截止，能除去噪声等不需要的高频率的滤波器。 图1 RC电路的频率一增益／相位特性 使用比RC常数所决定的频率f，（称截止频率）低的输人频率时，信号的衰减小；相反地，高频时，因电容C的阻抗（IhoC）与电阻R相比变小，故衰减将变大，并与频率成反比。 一般将低通滤波器上增益为－3dB（）处的频率称为截止频率，表示为： 超过截止频率fc的高频域的衰减特性，是以－GdB/oct（频率为2倍时衰减6dB）或－20dB/dec（频率为10倍时衰减20dB，变为1/10）特性的倾率使增益下降。 另外，输入输出间的相位特性也与输人频率f有关。随着频率f的上升，相位延迟角θ变大，在截止频率fc处，变为如下关系： 高频处可接近－90°。 图1是为研究R＝10kΩ、C＝1000pF(fc＝15.92kHz)的增益／本目位特性，用增益相位分析器测定出来的结果。照片上夂处放入的标识点(·)与理论值不同，增益为－3.49 dB(正确值—3.0 dB)、相位为－46.8°(正确值-45°)，这是因为分析器的输入阻抗及RC的值存在误差的原因。

有源低通滤波电路原理分析及Multisim仿真

有源低通滤波电路 1) 一阶无源低通滤波电路 1. 理论分析 1.无源低通滤波器 图7.3.3 (a)所示为RC 低通滤波器，当信号频率趋于零时，电容的容抗趋 于无穷大，故通带放大倍数 A 虬1 频率从零到无穷大时的电压放大倍数 1 s 也_ 诙 __1 ” =V 工=TTj^RC •C ■ •— jo>C 令如直=看，则上式变换为 （7.3.2） 其模为 （7.3.3） 当/-/p 时，有 当/»/p 时，知启，频率每升高10倍，I 九I 下降10倍，即过 渡带的斜率为-20 dB/十倍频。电路的幅频特性如图7.3.3 (b)中实线所示。 当图7.3.3 3)所示电路带上负载后(如图中虚线所示)，通带放大倍数 （7.3.1） 图7.3.3 RC 低通滤波番及其幅频特性 (a)电府(b)幅倾特性

变为 电压放大倍数 Ri ；£o "”=瓦= j_-1+j3(R 〃RL )C R E 〃商 配=#= ::W (/'•• = 2K (R 〃R L )C) 式(7.3.4)表明，带负载后，1/带放大倍数的数值减小，通带截止频率升 高。可见，无源滤波电路的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化，这一 缺点常常不符合信号处理的要求，因而产生有源滤波电路。 2. 交流分析 从 Cursor 栏可以看出,f=L0MHz 时,yl=98.4415> f=100MHZ 时,y2=990.9547,频率相 差 一百倍，交流放大倍数只比也近似为100倍，和理论分析吻合 (7.3.4) AC Analysis n io< Ik n ini Frequen^ (Hi) 1M IM 4CM 1(04 3>?H W 100W b llthi 101 400 xn Ik TO iw mi l.OOVM MC.0S

有源滤波电路——低通和高通滤波器

实验报告 实验名称：有源滤波电路——低通和高通滤波器实验类型：__综合实验___ 一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1. 掌握有源滤波电路的基本概念，了解滤波电路的选频特性、通频带等概念，加深对有源滤波电路的认 识和理解。 2. 用Pspice仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。 3. 根据给定的低通和高通滤波器结构和元件，分析其工作特点及滤波效果，分析电路的频率特性。 4. 分别利用低通和高通滤波器搭建带通和带阻滤波器电路，观察和分析其输出波形特点，分析电路的频 率特性。 二、实验原理 1. 低通滤波器电路 图1所示为无限增益多路反馈低通滤波器电路，它是一种非常通用的具有反相增益的滤波器，具有结构简单、特性稳定、输出阻抗低的特点。 电路的传递函数为：0 2 10 ()p K b H s s b s b = ++ 其中： 231 1 b R R C C =， 1 123 1111 () b C R R R =++，2 1 p R K R =- 低通滤波器的设计截止频率为6kHz，增益为2，各元件参数为： C=0.01μF，C 1 =0.0015μF，R 1 =4.28（4.3）kΩ，R 2 =8.57（8.2）kΩ，R 3 =5.49（5.6）kΩ。 其中电阻值分别表示为设计值和实际元件标称值（括号）。 2. 高通滤波器电路 装 订 线

电路的传递函数为： 2 2 10 ()p K s H s s b s b = ++ 其中： 121 1 b R R C C =， 11 21 1 (2) b C C R C C =+， 1 p C K C =- 高通滤波器的设计截止频率为10kHz，增益为2，各元件参数为： C=0.01μF，C 1 =0.005（0.0047）μF，R 1 =1.5kΩ，R 2 =9.38（9.1）kΩ。 其中元件值分别表示为设计值和实际元件标称值（括号）。 3. 带通和带阻滤波器 分别将图1和图2所示低通和高通滤波器级联，可以得到一个带通滤波器，如图3(a)所示；将低通和高通滤波器的输出波形相加，可以得到一个带阻滤波器，如图3(b)所示。