濾波器設計論文

前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇濾波器設計論文范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

濾波器設計論文范文第1篇

關鍵詞：無功功率，諧波，有源濾波，DSP

 

0.前言

隨著電力電子裝置的廣泛應用,電網中的諧波污染也日益嚴重。另外,許多電力電子裝置的功率因數很低,給電網帶來額外負擔并影響供電質量。可見消除諧波污染并提高功率因數,已成為電力電子技術中的一個重要的研究領域。解決電力電子裝置的諧波污染和低功率因數問題的基本思路有兩條: (1)裝設補償裝置,以補償其諧波和無功功率; (2)對電力電子裝置本身進行改進,使其不產生諧波,且不消耗無功功率,或根據需要對其功率因數進行控制。

1.無功與諧波自動補償裝置的原理

1.1有源電力濾波器的原理

電力濾波器主要包括有源濾波器和無源濾波器,或兩者的混合,即混合濾波器。

有源電力濾波器(APF)根據其與補償對象連接的方式不同,分為并聯型和串聯型兩種,而并聯型濾波器在實際中應用較廣。下面以并聯型有源濾波器為例,介紹其工作原理。論文參考。HPF(High Pass Filter)是由無源元件RLC組成的高通濾波器,其主要作用是濾除逆變器高頻開關動作和非線性負載所產生的高頻分量;負載為諧波源,它產生諧波并消耗無功功率。有源電力濾波器主要由兩部分組成,即指令電流運算電路和補償電流發生電路(PWM信號發生電路、驅動電路和逆變主電路)。指令電流運算電路的作用是檢測出被補償對象中的諧波和無功電流分量,補償電流發生電路的作用是根據指令電流發出補償電流的指令信號,控制逆變主電路發出補償電流。

作為主電路的PWM變流器,在產生補償電流時,主要作為逆變器工作。為了維持直流側電壓基本恒定,需要從電網吸收有功電流,對直流側電容充電時,此時作為整流器工作。它既可以工作在逆變狀態,又可以工作在整流狀態,而這兩種狀態無法嚴格區分。

有源濾波器的基本工作原理是:通過電壓和電流傳感器檢測補償對象(非線性負載)的電壓和電流信號,然后經指令電流運算單元計算出補償電流的指令信號,再經PWM控制信號單元將其轉換為PWM指令,控制逆變器輸出與負載中所產生的諧波或無功電流大小相等、相位相反的補償電流,最終得到期望的電源電流。

1.2無功與諧波自動補償裝置的原理

為適應濾波器要求容量大這一特點,我們采用了有源電力濾波器與無源LC濾波器并聯使用的方式。其基本思想是利用LC濾波器來分擔有源電力濾波器的部分補償任務。由于LC濾波器與有源電力濾波器相比,其優點在于結構簡單、易實現且成本低,而有源電力濾波器的優點是補償性能好。兩者結合同時使用,既可克服有源電力濾波器成本高的缺點,又可使整個系統獲得良好的濾波效果。

在這種方式中,LC濾波器包括多組單調諧濾波器和高通濾波器,承擔了補償大部分諧波和無功的任務,而有源濾波器的作用是改善濾波系統的整體性能,所需要的容量與單獨使用方式相比可大幅度降低。

從理論上講,凡使用LC濾波器均存在與電網阻抗發生諧振的可能,因此在有源電力濾波器與LC濾波器并聯使用方式中,需對有源電力濾波器進行有效控制,以抑制無源濾波器與系統阻抗之間發生諧振。論文參考。

2.無功與諧波自動補償裝置控制系統設計

2.1系統技術指標

(1)適用電源電壓等級: 220 V(AC) , 380V(AC)

(2)有源濾波器補償容量: 50kVA(基波無功);150A(最大瞬時補償電流)

(3)可以控制的無源補償網絡的功率等級: 500kVA。

(4)在無源補償網絡容量范圍內,補償后的電源電流:功率因數高于0. 9,總諧波畸變系數(THD) <5%,三相負載電流的不對稱系數<3%。

(5)可適用的運行環境:室內;溫度-20~

55℃;相對濕度<90%。

2.2有源濾波器控制系統的設計

雙DSP芯片分別采用浮點芯片TMS320VC33和定點芯片TMS320LF2407,以下簡稱為VC33和F2407。對VC33來講,其運算能力很強,主頻最高為75MHz,但片內資源和對外I/O端口較少,邏輯處理能力也較弱,主要用于浮點計算和數據處理;而F2407正好相反,其片外接口資源豐富,I/O端口使用方便,但其精度和速度有一定限制。所以用于數據采集和過程控制。

中央控制器由F2407實現,主要用于①主電路電壓、電流的采集;②四象限變流器的控制;③無源補償控制指令的;④顯示、按鍵控制;⑤與上位機的通訊。兩個DSP芯片通過雙端口RAM完成數據交換。通過這兩個DSP芯片的互補結合,可充分發揮各自的優點,使控制系統達到最佳組合。各相無源補償網絡的控制及電流檢測由各自的控制器完成。各控制器通過光電隔離的RS-485通訊總線與F2407相連。

3.結論

3.1提出了一種新的電力系統諧波與無功功率的綜合動態補償方式,對無功與諧波自動補償裝置主電路和控制系統工作原理進行了分析。

3.2由于電源系統的諧波對應于一個連續的頻譜,投入有源濾波器可以大大改善濾波性能,并能抑制LC電路與電網之間的諧振。有源濾波器的控制系統采用了基于雙DSP結構的全數字化控制平臺。論文參考。

3.3在此項目的實踐中,電力系統的功率因數提高到0.9以上,完全符合此項目合同的技術性能指標。同時使供電網的諧波得到了有效抑制。通過儀器檢測5次、7次等諧波電流幾乎為零值。

【參考文獻】

[1]趙慶華,吳琦.無功補償電容器容量計算及放電器的配置[J].安徽電力職工大學學報,2003,(03).

[2]劉凱峰,鄭常寶.一種SVC試驗裝置的設計[J].安徽電子信息職業技術學院學報,2007,(06).

[3]楊孝志.幾種無功補償技術的分析和比較[J].安徽電力,2006,(02).

[4]柯勇,錢峰.有源電力濾波器諧波電流檢測研究及仿真[J].安徽工程科技學院學報(自然科學版),2008,(02).

[5]張艷紅,張興,林閩,呂紹勤,張崇巍.與建筑相結合的光伏并網發電示范電站[J]中國建設動態.陽光能源,2005,(06).

[6]朱連成,王琳,寧春明,刁嫣妲.基于EXB841的IGBT驅動保護電路的設計[J].遼寧科技大學學報,2008,(01).

[7]彭偉.電力變壓器差動保護誤動的非故障原因分析[J].安徽水利水電職業技術學院學報,2002,(02).

[8]許婭.供電系統中諧波產生原因及限制措施[J].安徽水利水電職業技術學院學報,2003,(02).

[9]范木宏,成立,劉合祥.電荷泵鎖相環的全數字DFT測試法[J].半導體技術, 2005,(04).

[10]楊越恩,王曉平.SVC動態無功補償技術在包鋼供電網的應用[J].包鋼科技, 2008,(03).

濾波器設計論文范文第2篇

關鍵詞：雙頻帶通濾波器 開環諧振腔 耦合諧振腔

中圖分類號：TN713.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）07-0151-01

本世紀以來，在歐美日等國，對于雙頻濾波器的研究與設計一直受到極大的重視，迄今已開發了多種形式的雙頻濾波器，發表了很多論文和研究報告。微波雙頻帶通濾波器，可以同時工作在無線通信兩個不同頻帶。這種濾波器是用一個雙頻單元來處理兩個頻帶的信號。常用的設計方法主要有利用諧振腔結構的高頻寄生通帶，即把諧振腔的基模諧振頻率和它的第一個雜散響應頻率通過合理的耦合設計，分別形成雙頻帶通濾波器的第一和第二通帶。本文論述一種采用耦合諧振腔的雙頻帶通濾波器的分析和設計方法。

1 耦合諧振腔雙頻帶通濾波器原理

雙頻耦合帶通濾波器的等效電路可以看成是兩個單頻段耦合帶通濾波器的疊加，濾波器中的兩個諧振頻率由同一個諧振腔產生，因此諧振腔的個數可以減少一半。并且耦合諧振雙頻段濾波器的輸入輸出都只有一個諧振腔，因此設計需要在同一饋電點同時達到兩個頻段所要求的有載品質因數。濾波器中諧振腔之間的耦合也需要在同一位置同時滿足兩個頻段的設計要求。

設計一個雙頻帶通濾波器，首先要確定其通帶頻率以及帶寬，然后求出諧振腔的各個參數，枝節長度，位置。諧振腔之間的距離可以通過帶寬的需要來調節，在確定了諧振腔的尺寸之后，即要確定抽頭的位置，用以實現頻帶所需的有載品質因數。

2 雙頻帶通濾波器的設計

利用枝節加載的開環諧振腔，采用電耦合結構，設計了一個兩腔的切比雪夫雙頻帶通濾波器。該濾波器的兩個通帶中心頻率為f1=3.0GHz，f2=5.3GHz，帶內波紋0.01dB，3dB相對帶寬分別為FBW1=10%和FBW2=8%。

該濾波器印制于介電常數為2.65，厚度為1mm的介質板上，其結構如圖1所示。濾波器的電耦合系數隨諧振腔的間距S變化的曲線通過軟件Ansoft HFSS仿真得出，如圖2所示。

取θ1=93°，θ2=93°，θs=30°（基于基本諧振模式f1=3GHz得出）即可以實現f2/f1=1.78的頻率比，并通過仿真優化確定其相應參數的尺寸為La=10.5mm，L1=4.2mm，L2=1.6mm。

其中頻率f1和f2處所得到的電耦合系數分別用k1和k2表示，k1和k2的大小表示著諧振腔間的耦合強弱，決定著兩個工作頻率的相對帶寬的大小。由圖2中曲線可知，在同一個間距S處，k1值大于k2值，也就是說，該濾波器的相對帶寬FBW1將大于FBW2。但隨著S的增加，兩條曲線逐漸接近，k1與k2間的差值減小，相對帶寬也趨于接近。

對于兩級切比雪夫濾波器，諧振腔的耦合系數由帶通濾波器的相°對帶寬FBW，切比雪夫低通原型濾波器的元件值g1和g2，對應的頻帶n=1，2。通過計算得到濾波器的兩個頻帶的電耦合系數分別為0.047和0.037，則取間距S=0.7mm。

在確定了諧振腔的尺寸之后，即要確定抽頭的位置，用以實現頻帶所需的有載Qe。經過仿真優化，取饋點位置φ1=72°即可在兩個頻率處都實現良好的阻抗匹配，相應的結構參數Lf=9.1mm，Wf=0.9mm。最終仿真該濾波器所得到的S參數曲線如圖3所示。由圖3可知，兩個3dB通帶分別為2.8-3.2GHz和5.1-5.56GHz，帶內最大插入損耗-0.02dB和-0.07dB具有良好的通帶特性。

改變枝節的長度θs，高次模的諧振頻率也隨之相應改變，即第二個通帶的中心頻率f2將發生偏移。令θs分別為15°，30°和45°，進行仿真分析，所得到的S21曲線如圖7所示。由圖4可知，隨著θs的變長，工作頻率f2明顯向低頻處移動，而基模頻率f1幾乎保持不變，因此可以通過調節枝節的長度來改變頻率比，改變頻率f2的值。

由此可見，應用枝節加載諧振腔可以實現雙頻帶通濾波器的設計，通過調節枝節的長度及位置可實現任意頻率比。

3 結語

本文研究了雙頻耦合諧振帶通濾波器的設計理論，得到了雙頻帶通濾波器中濾波器參數與耦合系數及外部Q值之間的關系。對枝節加載開環諧振腔的特性進行了系統的研究，并利用這些理論和設計方法仿真設計了一個雙頻帶通濾波器，分析了參數變化對其諧振頻率的影響，兩個3dB通帶內最大插入損耗分別為-0.02dB和-0.07dB具有良好的通帶特性。仿真優化結果驗證了該方法設計雙頻帶通濾波器的有效性，證明了這種方法在設計無線通信系統雙頻帶通濾波器的可實用性。

參考文獻

[1]何小明.寬帶通信濾波器工藝開發和應用[N].中國電子報，2002年.

濾波器設計論文范文第3篇

關鍵詞： 頻率測量； 聲表面波； 傳感器； 中界頻率

中圖分類號： TN911?34； TP212.9 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）08?0136?03

Study on a new method of frequency measurement based on SAW sensor

MA Hui?cheng

（Science and Technology Department， Xi’an Innovation College， Yan’an University， Xi’an 710100， China）

Abstract： The shortcomings of the traditional frequency measuring methods are discussed in this paper. A new method of frequency measurement based on SAW sensor and a measuring circuit are designed. The frequency is preselected by SAW band?pass filter. The signal which is higher than intermediate frequency is measured by the method of frequency measurement and period measurement for others. The hardware circuit is composed of high speed digital devices. The system has high accuracy and is worth to spread.

Keywords： frequency measurement； SAW； sensor； intermediate frequency

傳統的頻率測量是利用頻率計數電路[1]，在規定的時間內對頻率信號進行計數，這個規定的時間就是閘門時間，閘門時間是由雙穩態電路提供的。測得的頻率數值[fx]，是在閘門時間[Tg]內對脈沖的計數值[Nx]與閘門時間[Tg]的比值，即[fx=NxTg]。當頻率計正常運轉時，被計數的信號脈沖首先通過閘門然后輸入計數器，一般狀況下，閘門的打開與閉合與計數脈沖在端口輸入的時間是不同的。因此在相同的閘門時間里，頻率計數器對相同的脈沖信號計數時，最終的顯示值是不一樣的，即有可能產生[±1]個脈沖誤差值[2]。[Nx]會產生誤差，[Tg]也會產生誤差，這些誤差的疊加就構成了實際的測頻誤差。利用晶振來產生基準時間信號[Tg]，方法是晶振的輸出信號[fb]通過[n]級10分頻電路，即[Tg=10n×1fb]。所以，[fx=Nx/Tg=Nx×][fb10n]。最終測頻法的相對誤差[dfxfx]為：

[dfxfx=dNxNx+dfbfb] （1）

[δf=δN+δ0] （2）

式中：[δN=dNxNx=±1Nx]是示值的相對誤差，也叫量化誤差；[δf=dfxfx]是被測頻率信號的相對誤差；[δ0=df0f0]是晶體振蕩器的頻率準確度，可以用來表示頻率信號的穩定程度。

由式（2）可得，，被測頻率的相對誤差由兩方面內容構成。即系統石英晶體振蕩器的頻率穩定度和量化誤差組成。量化誤差與兩個因素相關：被測信號的頻率值得上下限和雙穩態電路的輸出閘門時間。在某一頻率[fx]的值不變的情況下，閘門時間[Tg]越大，誤差值越小，閘門時間[Tg]越短，誤差值越大。如果取閘門時間[Tg]為某一定值時，測量值[fx]越大，誤差越小，測量值[fx]越小，誤差就越大。在檢測過程中就會出現頻率值較低的信號測量精度較低，頻率值較高的信號測量值較高的情況。系統的測頻結果與頻率信號的高低有直接關系。為了避免出現以上的情況，本文設計了一種利用表面聲波器件的新式測頻法。

1 新型測頻法原理

外界的物理量可以影響聲表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）[3]傳感器輸出頻率的數值。表面聲波傳感器的固有頻率達到了百兆Hz量級，這個頻率太高，因此很難被頻率計精準測量，只有通過成比例的降低頻率才能精準測量。本文的被測量是表面聲波傳感器在進行了差動結構的改進之后輸出的頻率。這個頻率在經過混頻電路之后就處于0～1 MHz之間。這個頻率范圍是可以精準測量的。為了在頻率的兩端都有較高的測量精度和較低的測量誤差，本文設計了利用表面聲波帶通濾波器的新式頻率測量方法。帶通濾波器對于通過的信號有較強的選擇能力，只有信號的頻率在通頻帶內的信號才能無失真的通過。在此可以按照頻率的高低來設計兩個聲表面帶通濾波器，設計方式主要是在插指換能器的密度上按事先計算的結果來排成不同的密度，聲波在諧振腔內的振動頻率由于換能器的密度不同而不同。這樣最終輸出的頻率就根據插指的密度不同而不同，整個系統只要2個帶通濾波器就可以了。將來如果想要實現精度更高的系統，可以考慮多個帶通濾波器的情況，這樣帶通濾波器的設計難度會增加。

頻率信號的測量方式有兩類，高頻段可以測頻以及低頻段可以測周期。至于何時測頻以及何時測周期則要看測量儀器的中界頻率 的窄脈沖，以此脈沖觸發雙穩態電路1，從雙穩態電路的輸出端即得到所需要的寬度為基準時間的值可以推算出外界加速度的大小。同理，當[f1

2 分頻、計數以及顯示模塊的設計

被測信號的頻率介于0～1 MHz，相對數字電路器件來說信號的頻率稍高。電路各個元器件都有傳輸延遲的現象，高頻信號在測量中就會產生一些誤差，這些誤差體現在計數環節，譯碼環節及數碼顯示環節上。利用D觸發器具有分頻的特性，在正式測量前對信號進行降頻，這樣可以得到一個頻率相對較低的信號。這樣的信號在后續的測量過程中不會帶有太大的誤差。

圖2是后續電路，包括顯示、分頻和計數3個環節。頻率降低的原理是通過D觸發器對輸入被測信號首先進行兩分頻，這樣可以得到輸入信號頻率一半的被測信號。電路的結構是把D觸發器的端口[Q]與D觸發器的置位端口D直接連接從而構成兩分頻電路。觸發器輸出端的輸出信號再送到10進制計數器74LS192D的UP端口，這個信號的頻率很高達到了1 MHz，所以必須用6個數碼管來顯示被測結果。低位計數器的C0端口和高一位的UP端口連接，這樣就可以顯示6位10進制數字。電路圖里J1的功能是對數碼管進行清零操作，以保證測量開始時數碼管都顯示0。整體電路如圖2所示。3 試驗結果及精度分析

利用Multisim 10軟件對測頻電路進行分析。分析過程為選取1 MHz的標準信號，首先進行2分頻，整體電路里的頻率計XFC1對上述信號進行測量，顯示示值為500 kHz。使用軟件自帶的示波器對兩路信號進行觀測， 由圖3、圖4可得2分頻后的信號頻率約為被測信號頻率的一半。測試數據證明所設計的兩分頻電路滿足測量的要求。從表1可以看出，系統在測量時在低頻段的誤差幾乎為0，只有在高頻段才出現了誤差。信號源輸出的頻率為500 kHz時，系統的測量頻率為499 kHz，絕對誤差是1 Hz。信號源輸出的頻率為1 000 kHz時，系統的測量頻率為997 kHz，絕對誤差是3 Hz。

4 結 語

頻率的測量在科學研究工業生產的各個方面都具有很重要的作用，能否得到一個準確的頻率值往往決定了一個檢測系統的優劣。例如：現代很多傳感器輸出的信號具有準數字化特征，這個特征就是信號不用進行模/數轉換就可以直接輸入測量系統進行測量，電路的結構得以簡化，但是這個頻率信號的測量誤差是個難以解決的問題，傳統的測頻法無法解決在頻率的上、下限處測量時產生的較大誤差。本文提出的基于頻率選擇的測頻  本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨DyLW.neT法在誤差控制上得到了提高，但是還有一些問題尚需解決，例如下一步可以考慮測量理論的具體實現。利用智能系統實現新型頻率測量方法，首先要考慮選用哪種芯片，在電路中還要選取具體的雙穩態電路和相應的觸發器。電路中的濾波與放大電路也要設計合理，只有所有的因素滿足系統的需要，整個系統才能體現出設計目標。

圖4 雙通道示波器顯示圖

表1 試驗數據

參考文獻

.制造業自動化，2010（2）：184?185.

[2] 劉駿躍.聲表面波慣性器件傳感檢測研究[D].西安：西北工業大學，2007.

濾波器設計論文范文第4篇

【關鍵詞】諧波，污染，危害，抑制

1.研究背景

電力系統諧波問題早在20世紀20年代和30年代就引起科學家和工程師們的注意。早在19世紀末，當交流電以一種新興的動力形式出現時，人們就發現了電壓、電流的波形畸變問題，并同時對畸變的原理及消除方法等開始研究。當時在德國，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。1945年JCRead發表的有關變流器諧波的論文是早期有關諧波研究的經典論文。

2.電力電子裝置中的諧波產生

諧波即對周期性的交流量進行傅里葉分解，得到頻率大于一的整數倍基波頻率的分量。電網中的諧波主要是由各種大容量功率變換器以及其他非線性負載產生的，其中主要的諧波源是各種電力電子裝置，如整流裝置、交流調壓裝置等，這其中，整流裝置所占的比例最大，它幾乎都是采用帶電容濾波的二極管不控整流或晶閘管相控整流，它們產生的諧波污染和消耗的無功功率是眾所周知的；除整流裝置外，斬波和逆變裝置的應用也很多，而其輸入直流電源也來自整流裝置，因此其諧波問題也很嚴重，尤其是由直流電壓源供電的斬波和逆變裝置，其直流電壓源大多是由二極管不控整流后經電容濾波得到的，這類裝置對電網的諧波污染日益突出。

3.諧波的危害

電網中日益嚴重的諧波污染常常對設備的工作產生嚴重的影響，其危害一般表現為：1）諧波電流使輸電電纜損耗增大，輸電能力降低，絕緣加速老化，泄漏電流增大，嚴重的甚至引起放電擊穿。2）使電動機損耗增大，發熱增加，過載能力、壽命和效率降低，甚至造成設備損壞。3）容易使電網與用作補償電網無功功率的并聯電容器發生諧振，造成過電壓或過電流，使電容器絕緣老化甚至燒壞。4）諧波電流流過變壓器繞組增大附加損耗，使繞組發熱，加速絕緣老化，發出噪聲。5）使大功率電動機的勵磁系統受到干擾而影響正常工作。6）影響電子設備的正常工作，如：使某些電氣測量儀表受諧波的影響而造成誤差，導致繼電保護和自動裝置誤動作，對鄰近的通信系統產生干擾，非整數和超低頻諧波會使一些視聽設備受到影響，使計算機自動控制設備受到干擾而造成程序運行不正常等。

4.諧波的抑制

4.1采取主動措施，減少電力電子設備的諧波含量

1）多脈波變流技術 對于大功率電力電子裝置，常將原來6脈波的變流器設計成12脈波或24脈波變流器，以減少交流側的諧波電流含量。

2）脈寬調制技術 其基本思想是控制PWM輸出波形的各個轉換時刻，保證四分之一波形的對稱性。使需要消除的諧波幅值為零，基波幅值為給定量，達到消除指定諧波和控制基波幅值的目的。

3）多電平變流技術 針對各種電力電子變流器采用移相多重法、順序控制和非對稱控制多重化等方法，將方波電流或電壓疊加，使得變流器在交流電網側產生的電流或電壓為接近正弦的階梯波，且與電源電壓保持一定的相位關系。

4.2安裝電力濾波器，提高濾波性能

1）無源電力濾波器。無源電力濾波器（PPF）即利用電容和電抗器組成LC調諧電路，在系統中能夠為諧波提供并聯低阻通路，起到濾波作用；同時，利用電容還能補償無功功率，改善電網的功率因數。但由于結構和原理上的原因，使用無源濾波裝置來解決諧波問題也存在一些難以克服的缺點，如：只能濾除特定次諧波，諧波補償頻帶較窄，過載能力小，對系統阻抗和頻率變化的適應性較差，穩定性較差，體積大，損耗大等。

2）有源電力濾波器。通過檢測電網中的諧波電流，然后控制逆變電路產生相應的補償電流分量并注入電網，以達到消除諧波的目的。APF按與系統的連接方式不同可分為串聯型、并聯型和串―并聯混合型。并聯型APF主要適用于感性電流源負載的諧波補償，串聯型APF主要用于消除帶電容的二極管整流電路等電壓型諧波源負載對系統的影響，串―并聯型APF兼有串、并聯APF的功能。APF濾波特性不受系統阻抗影響，不會與電網阻抗產生串聯和并聯諧振的現象，且對外電路的諧振具有阻尼的作用。此外，APF具有高度可控性和快速響應性，不僅能補償各次諧波，還可抑制電壓閃變，補償無功電流，性價比較為合理。

3）混合型電力濾波器。混合型電力濾波器將無源濾波器與有源濾波器組合起來，其中有源濾波器不直接承受電網電壓和負載的基波電流，僅起負載電流和電網電壓的高次諧波隔離器的作用，因而有源濾波器的容量可以設計得較小，利用串聯的有源濾波器增加高次諧波阻抗而對基波無影響的特性，可以改善無源濾波器的濾波效果，防止與電網之間發生諧振，但其缺陷是有源濾波器的性能很大程度上決定于電流互感器的特性。另外新型混合有源電力濾波器方案，采用開關頻率較低的IGBT構成的逆變器來進行無功補償，由開關頻率高，耐壓較低的MOSFET構成的逆變器進行諧波電流補償，高頻逆變器的輸出側采用變壓器隔離，可消除大部分干擾。為了更好地達到抑制諧波的效果，對不同的諧波源負載應該采用相應結構的濾波裝置，如級聯型大功率APF、基于DSP的智能型APF等的研究都標志著低損耗、大功率、高頻率、智能化的APF是其發展方向。

5.結論

日益嚴重諧波污染已引起各方面的高度重視，“諧波污染”已成為電網內三大公害之一。隨著對諧波現象的進一步認識，將會找到更有效的方法抑制和消除諧波，同時也有助于制度更加合理的諧波管理標準。為了更好地達到抑制諧波的效果，對不同的諧波源負載應該采用相應結構的濾波裝置，只有各方面都重視起來，進行治理，才能還電網一個干凈的環境。

參考文獻：

[1]王兆安.黃俊.電力電子技術.北京：機械工業出版社.2003

[2]陳堅.電力電子變換和控制技術.北京：高等教育出版社.2002.

濾波器設計論文范文第5篇

Abstract： Based on instantaneous reactive power， harmonic and reactive current detection method research， ip-ip detection method is proposed， and the design principle of active power filter （APF） are introduced. Using the SIMULINK simulation of APF system is introduced and the design process and its results analysis， active filter system simulation will play a large role of physical production.

關鍵詞： 瞬時無功功率理論；APF；SIMULINK仿真

Key words： instantaneous reactive power；APF；SIMULINK simulation

中圖分類號：TM743 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）26-0032-02

0 引言

隨著電力電子裝置的日益廣泛使用，其本身所具有的非線性導致了電網中攜帶大量的諧波，這些諧波給整個電網和用電設備造成了嚴重的危害。

目前，抑制諧波的一個主要研究趨勢就是采用有源電力濾波器（APF），APF系統是一個非線性、強耦合的控制系統，對它進行理論分析有一定難度，但可以做相應的仿真實驗，加深對有源濾波器控制規律的認識和理解。所以，在實際裝置制作之前有必要對整個系統進行動態仿真。

1 瞬時無功功率理論及檢測原理介紹

1.1 基于瞬時無功功率的諧波與無功電流檢測方法 假設三相電路中的電壓瞬時值為ua、ub、uc，其電流瞬時值為ia、ib、ic。對它們進行C32變換，經變換可以得到

■=C32■（1）

■=C32■（2）

式中：C32=■■

定義瞬時有功功率為p，瞬時無功功率為q，則

■=■■（3）

經過低通濾波器可以得到p，q的直流分量，當電網電壓沒有畸變時，p是由基波有功電流和電壓作用產生，q是由基波無功電流和電壓作用產生。則

■=■■（4）

由p，q即可計算出被檢測電流的基波分量iaf，ibf，icf為

■=C23■=C23■■■（5）

若將iaf，ibf，icf與ia，ib，ic相減，即可得到電流的諧波分量為iah，ibh，ich。

上述方法根據三相電路的瞬時無功功率理論，計算出瞬時有功功率p和瞬時無功功率q，經過變換后，得到三相電流諧波分量，這種方法稱為p-q法。

1.2 ip-iq檢測原理介紹

ip-iq檢測方法中，需要用到與a相電網電壓ea同相位的正弦信號sin？棕t和對應的余弦信號-cos？棕t，它們可以由鎖相環（PLL）和正余弦信號發生電路得到。并根據定義可以計算出ip、iq，經過低通濾波器（LPF）得出ip、iq的直流分量ip、iq，這里 ip、iq是由iaf、ibf、icf經坐標變換得到的，進而可計算出iah、ibh、ich。

2 APF仿真模型及結果分析

2.1 ip-iq模塊的設計及仿真分析

ip-iq模塊原理圖如圖2所示，三相電流先經過C32變換、p-q變換后，經過低通濾波器（LPF）濾除高次諧波，再經過p-q反變換和C23變換得到基波分量。對ip-iq模塊進行仿真。圖3為三相諧波分量。三相電流分量減去經過變換得到的基波分量，剩下的就是三相諧波含量。此模塊的設計達到了提取諧波分量的目的，為下一步補償諧波分量做準備。

2.2 APF 模塊的設計 APF模塊設計的目的是對前面提取的三相諧波分量進行取反，進而補償到電網中，以達到消除諧波的目的。此模塊如圖4所示。經過對APF模塊仿真，得到取反后的其中一相諧波分量，這也就是要補充給電網中的諧波含量，如圖5所示。

2.3 系統仿真 按照前面所述步驟，得到如下仿真系統，如圖6所示。經過仿真得到治理前的電壓電流分量和治理后的電流分量，分別如圖7和8所示。

3 仿真結果分析

治理前電流波形如圖7所示，含有不少毛刺兒，即存在諧波分量。治理后如圖8所示電流波形。因此可以得出，有源電力濾波器對于三相不平衡負載的諧波電流起到了很好的補償作用，在動態抑制諧波和補償無功方面起到了很好的效果。動態仿真將對有源電力濾波器電力電子裝置的研制起到很大的推動作用。

參考文獻：

[1]王璐.基于DSP的有源電力濾波器研究[D].西南交通大學碩士學位論文，2003.