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滤波电路范文1
【关键词】桥式滤波电路；NI Multisim 10； EDA；仿真
一、NI Multisim 10简介
NI Multisim 10软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。使用NI Multisim 10可以交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真，该软件提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样使用者可以很快进行捕获，仿真和分析新的设计，使其更适合电子教育教学，通过Multisim 和虚拟器技术，使用者可以完成从理论到原理图捕获与仿真，再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 Multisim 软件使模拟电路、数字电路的设计及仿真更为方便，并且广泛的应用于教学实验中，方便老师教学讲解，也便于学生理解学习。
NI Multisim 10操作界面，如图1所示。
图1
二、实验原理
在本实验中，应该掌握二极管桥式整流电路的工作原理，并比较桥式整流电路的输入和输出电压波形。测试桥式整流电路输出电压值UL和输入交流电压值U，并与计算值比较。观察滤波电容接与不接对输出电压波形的影响，了解滤波电容的作用。观察滤波电容及负载电阻大小变化对输出脉动电压的影响。
全波桥式整流电路电阻负载时直流电压平均值UL与输入交流电压有效值U的关系为
UL=0.9U
桥式整流输出电压的脉动频率f0为交流电源频率f（=50HZ）的两倍，也等于交流电源周期T倒数的两倍，即
f0=2f=2/T
桥式整流电路中每个二极管两端所加的反向峰值电压Um为等于交流电压的有效值U的倍，为保证安全选取整流二极管时最大反向峰值电压URM应取2U。整流滤波电路的平均直流输出电压UCL可用输出电压的峰值UP减去脉动电压峰峰值UP-P的一半来计算，即
UCL=（UP-UP-P）/2
在小电流输出的情况下，全波整流电容滤波电路（包括桥式整流电容滤波电路）的直流输出电压可估算为交流电压有效值得1.2倍，即
UCL1.2U
三、实验电路（如图2所示）
四、在NI Multisim 10搭建实验电路
建立如图2所示的桥式整流滤波电路，按下Space（空格）键，使开关S1处于打开位置，分别双击示波器和数字万用表的图标打开其面板，并进行设置。单击仿真电源开关，观察XSC1、XSC2示波器屏幕上的波形并进行记录，记录数字万用表的数字显示。按下仿真暂停键，用读数指针测试两条曲线的最大值。记录读数指针读取的数值和数字万用表显示的数字，如表1所示。
参考文献：
[1]付植桐.电子技术（第3版）. 高等教育出版社，2008年11月.
[2]李新平，郭勇.电子设计自动化技术.高等教育出版社，2009年6月.
滤波电路范文2
【关键词】tow-thomas电路；模拟滤波器；设计
一、模拟滤波器
滤波器是一个频率选择的器件，它的功能是让指定频段的信号通过，而对其他部件产生衰减作用。模拟滤波器处理的是模拟信号。理想的滤波器是只让指定信号通过，而其他信号无法通过的，其幅频响应曲线（如图一）。而实际上的滤波器是无法做到这一点的，它只能保证频率响应曲线在一定的范围之内（如图二）。因此在数学上就有多种方法来实现同一滤波器的指标要求，例如巴特沃斯、切比雪夫一型、切比雪夫二型、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等。每一种类型都有其各自的特点（表1）。
二、Tow-Thomas电路形式
四、确定电路参数值
当由低通原型获得实际所需滤波器传输函数之后，对应上文所述tow-thomas电路与传输函数的对应情况，即可获得电路元件值。
如果采用的是其他形式的电路，则需另外研究其电路形式所对应的传输函数，再与所需传输函数相对应。
五、模拟滤波器设计实例
六、实物制作结果
实物制作时，采用OP37运算放大器代替所设计运放，来验证滤波器功能。实际测试中发现信号源的传输线对测试结果有很大影响。以下是某一种情况下的测试结果：
1.中心频率大约100KHz，低截止频率88KHZ，高截止频117KHZ。
2.实物与仿真结果有一定偏差，但滤波的趋势还是能体现出来的。
参考文献
[1]宋寿鹏.数字滤波器设计及工程应用[M].江苏大学出版社，2009.
[2]林春芳.一种双二次型有源带通滤波器的设计与研制[D].2010.
滤波电路范文3
关键词：石英晶体振荡器 柯尔匹兹振荡电路 场效应管 分频器 温度特性
中图分类号：TN838 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0130-03
1 前言
在中短波调幅广播发射机中，音频信号在载波信号上进行调制后，再经过阻抗变换及选频滤波网络输出高频已调波信号，经过馈线送至天线，产生电磁波向外传输出去。中短波调幅广播发射机对载波频率容差要求很严格，这可以保证频谱资源得到充分的利用，不对邻频干扰，因此这样载波频率产生电路非常重要，根据（GY/T 225-2007发射机工作技术等级指标甲级时，中波频率容限为）载波频率稳定度要求高。频率产生电路有很多种，对于美国Harris公司生产的并机DX中波发射机来说，射频源板上的载波频率产生电路采用由石英晶体和场效应管和电容元件组成的柯尔匹兹振荡电路，石英晶体压电效应而形成的电振荡信号，其频率并非绝对标准的，石英晶体振荡器广泛应用于各种仪器仪表中，为系统提供稳定的频率标准。已成为现代电子系统必不可少的元件，并有素称“心脏”的重要地位。
2 石英晶体振荡器工作原理
石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，是利用石英晶体即二氧化硅的结晶体的压电效应制成的一种谐振器件，高频电压频率变电场的频率与石英晶体的固有机械谐振频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件。与LC振荡器相比，晶体振荡器的标准性较好，谐振回路的Q值较高。所以晶体振荡器的频率稳定度高。所以在需要频率稳定度高的振荡电路时，就选用晶体振荡器。
在晶体的两面制作金属电极，并与底座的插座相连，最后以金属壳封装或玻璃壳封装，成为晶体谐振器。图1所示石英晶体谐振器等效电路，是晶体作为电介质的静电容，即晶体不振动时两极板间的等效电容，其数值一般为几个皮法到几十皮法。、、是对应于机械共振经压电转换而呈现的电参数。等效电感（表示晶振机械振动的惯性），等效电容（表示晶振的弹性）是机械摩擦和空气阻尼引起的损耗。
其图1中的等效阻抗可以表示为：
根据等效阻抗式可得，电抗特性曲线图如图2所示。ωq为晶振的串联谐振点。ωp为晶振的并联谐振点。当ωωo时，晶体谐振器显容性；当ω在ωq和ωp之间，晶体谐振器等效为一电感，而且为一数值巨大的非线性电感。由于很大，即使在ωq处其电抗变化率也很大。实际应用中晶体工作于ωq～ωp之间的频率，因而呈现感性。
晶振在串联时由等效电路中、决定的其谐振频率为：
晶振在并联时由等效电路中、、决定的，其谐振频率为：
因为串联和并联谐振的关系为：
因为很小，之间间隔小，间隔越小晶体振荡器工作越稳定，品质因数越高，为晶体振荡器的工作频率，ωq～ωp之间其串联谐振频率和并联谐振频率相近即：通过微调晶体振荡器外部的负载电容使晶体振荡器工作在标称频率上。
振荡器电路属于一种信号发生器类型，即表现为没有外加信号的情况下能自动生成具有一定频率、一定波形、一定振幅的周期变振荡信号的电子线路。振荡器起振时，是将电路自身噪声或电源跳变中频谱很广的信号进行工作频率范围内的频率放大选频。此时振荡器的输出幅值是不断增长的，随着振幅的增大，满足放大器开环增益远大于1的要求，放大器逐渐由放大区进入饱和区或者截止区，其增益逐渐下降，当放大器增益下降而导致环路增益下降到1时，振幅的增长过程将停止，振荡器达到平衡，进入等幅振荡状态。振荡器进入平衡状态后，直流电源补充的能量刚好抵消整个环路消耗的能量。
3 柯尔匹兹振荡电路的起振条件
Colpitts（柯尔匹兹）振荡电路是电容三点式的一种，主要由一只晶体三极管或场效应管和（石英晶体振荡器）电感和电容元件组成电路图，其中晶体三极管或场效应管作为电路中唯一非线性器件，是电路产生振荡的核心，是一种共漏并联振荡电路，（石英晶体振荡器）电感和电容元件组成并联谐振网络。电路如图3（a）所示。根据以上分析晶振在工作在串联谐振时为晶体振荡器的标称频率，设和分别为晶体振荡器的等效电阻和等效电抗，等效电路图如图3（b）所示。用负阻的观点讨论柯尔匹兹振荡电路的起振条件，当晶体振荡器的、分别和外电路的等效电阻和等效电抗的关系为达到平衡条件，起振条件是为、。为晶振的负载电容。
和并联设为：
、和串联后与并联为：
设场效应管的输入电阻为与并联后为：
根据并联振荡器的复数振荡方程，设为负阻器件的跨导：
将上述式子代入得：
（1）式
化简（1）式因和较大时可以由振幅平衡条件得出与外电路元件参数的近似关系：当外部电路电阻时，振荡器起振，当外电阻和晶振等效电阻大约相等是达到平衡状态。
虚部为0时，由振荡器相位平衡条件可得晶振的，的等效电容为振荡器的负载电容化简后可得：
根据上式在保证起振的条件下，尽可能的选择较大的和有利于阻止负阻器件的杂散电容的不利影响；一般来说越大，振荡器的Q值就越高，对提高振荡器的频率稳定度越好，也不能太大，振荡器的振荡频率就很难校准到标称频率，既要考虑振荡器的Q值，又要考虑振荡器的振荡频率的稳定性一般取为典型值为。
4 柯尔匹兹振荡电路在DX发射机中的应用
在实际应用中不需外加输入信号，能够产生特定频率的交流输出信号，从而将电源的直流电能转换成交流电能输出，这种电路称为自激振荡器。振荡器就是一个没有外加输入信号的正反馈放大器，要维持等幅的自激振荡，放大器的反馈信号必须和原输入信号大小相等，并且放大器的反馈信号必须和原输入信号相位相同。振荡器由放大电路和反馈网络两大部分所组成的闭环系统。为了得到单一频率的振荡频率，整个电路中还应包括有选频网络；为了使振荡器输出稳定，在放大电路中还往往具有稳幅环节。
上述分析了柯尔匹兹振荡电路的起振原理和起振条件，下面就实际应用中的电路做一分析（如图4）。
Colpitts电路是一种共漏并联振荡电路，如图4为载波产生电路。负载电容为可调电容与，容值与负载电容的在这个范围内，用来校准振荡频率。晶振和负载电容与串联成感性支路，再与槽路电容和构成LC并联振荡回路，共漏并联电路场效益管为LC并联振荡回路提供能量，源级S给振荡回路提供正反馈，反馈信号与原输入信号相同，振荡器起振。产生设备所需的载波信号。
5 结语
掌握高频电子电路的基本设计能力及基本调试能力，提高电子电路的理论知识及较强的实践能力，能够正确使用实验仪器进行电路的调试与检测。来选择适合自己最佳起动方式，达到节约维护和运行费用，提高设备运行寿命，希望本文能给同行带来一定的帮助。
参考文献
[1]广播电视设备维护图册（一）.DX系列发射机.国家广播电影电视总局无线电台管理局.
[2]赵声衡.石英晶体振荡器.长沙：湖南大学出版社，1997.
[3]林嘉瑞.高频电路原理.北京：电子工业出版社，2003.1.
[4]高吉祥.高频电子线路.北京：电子工业出版社，2005.7.
滤波电路范文4
关键词：自适应滤波器；多功能滤波器；F/V；频率自跟踪
中图分类号：TN713 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）18-0224-03
Adaptive Multi-function Filter Simulation Implementation
RAN Xing-ping， MA Xi-ping， GAO Yang
（School of Computer Engineering， ChangJi University， Changji 831100， China ）
Abstract： It was present adaptive functions of single input and three output filter， each filter has three current op-amp， two analog multiplier， a frequency voltage （F/V） conversion chip and some capacitance resistors. By selecting different outputs， be low-pass， high-pass and band-pass three basic filter function. Using F/V circuit and analog multiplier to achieve automatic adaptation of filter cutoff frequency. Circuit structure is simple， adjustable gain A independent， passive sensitivity is low. Use of ORCAD simulation test， when the input signal frequency in 200 KHZ～1MHz frequency range， the design of filter circuit can realize different functions at the same time tracking filter， the simulation results were in good agreement with the theoretical value.
Key words： adaptive filter； multi-function filter； F/V； Frequency automatic tracking
自适应滤波技术是现代信号处理中的一个重要分支技术。目前实现自适应滤波的方法有两种，一种是利用各种滤波算法结合DSP或FPGA平台实现的数字滤波[1-4]，这种方法算法的复杂度和控制器的处理速度直接影响信号处理的实时性，其适合于信号频率低而且少变的情况。另一种是直接用硬件电路搭建的模拟滤波器，其中较为常见的有两种方法，第一种是利用电流模器件和电阻电容网络组成的模拟滤波电路[5，6]。 这种方法利用接地电容和接地电阻来改变偏置电流的大小进而改变截止频率和品质因数。用这种方法实现的滤波器不能自动连续调节截止频率。第二种是利用F/V与压控滤波单元设计的模拟滤波器[7]。这种方法虽然可以实现截止频率自动跟踪滤波，但目前所设计的滤波器的类型较单一，频带范围较窄。
本文利用高性能的F/V芯片结合模拟乘法器及电流运放设计的多功能模拟滤波器可以同时实现低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器的特性，并且可以实现200k～1M范围内的自适应滤波。
1 工作原理
图1为自适应多功能滤波器的原理框图。它主要由信号预处理电路、F/V电路和模拟乘法器组成的压控多功能滤波电路组成。首先输入信号分两路，一路经放大电路、限幅电路和整形比较电路组成的信号预处理电路对输入信号进行预处理，然后将处理后的信号作为F/V电路的输入，F/V电路的输出作为压控多功能滤波电路的一路输入信号，利用该电压输入信号控制滤波器的截止频率；另一路原始信号作为多功能滤波器的另一路输入信号，进而实现截止频率自动适应输入信号的频率的变化。
1.1信号预处理电路
信号预处理电路的原理框图如下图2所示，主要由放大电路、限幅电路和整形电路组成。放大电路由运算放大器两级级联实现，主要用于对小信号的放大。限幅电路采用二极管限幅电路组成，主要是防止经过放大电路后的信号对后续电路元件造成损坏。整形电路主要由电压比较器实现，主要是将输入信号变换为F/V电路所需要的是脉冲信号。
1.2 F/V电路
F/V电路是将输入的频率信号转换为与之成比例的电压信号输出的电路。F/V电路由专用的F/V芯片AD650与电阻电容网络组成[8]，电路如图3所示。AD650的输出电压与输入频率的关系为：
由式（1）可知，选取合适的电阻、电容值便可使输出电压与输入频率线性变化。
2 自适应多功能滤波器的设计
设计的二阶自适应多功能滤波器能同时实现低通、高通和带通的滤波功能。电路采用的是双二阶环滤波电路，这种形式的电路具有对有源器件要求低，灵敏度低和易调整的特点[9]。具体电路如图4所示，U1（AD8001）、R1、R2、R9、R10组成同相求和电路；U3（AD8001）、R5、C1组成积分电路；U4（AD8001）、R8、C2组成微分电路；U2（AD835）、U4（AD835）实现基本乘法运算，间接实现压控功能。该电路的特点是：一个输入，三个输出；各滤波电路的截止频率和品质因数Q是相等的；但各滤波电路的增益不同。
由（5）式可得各滤波器的截止频率与控制电压Vf成正比。由（6）～（9）式可得滤波器的品质因数Q和增益与Vf无关，可单独调节。
各元件参数的灵敏度为：
由上面的各元件的参数灵敏度可见，元件值的改变对滤波器的性能影响很小。当取R5=R8=R，R2=R9，C1=C2=C时，则式（5）变为：
由（11）式可得只要合理调整电容、电阻值就可以实现滤波器截止频率的自动跟踪。
3 仿真结果
因为AD835最大输入电压为1.0v，选择的电路参数为C1=C2=1nF，R=159k，R2=R9=R10=400，R1=1k时fLP=fBP=fHP=fi，增益分别为ALP=0.57，ABP=0.4，AHP=0.57。当输入信号的频率fi取1.0MHz时用ORCAD仿真的结果如图5。
从仿真结果分析可得，当输入信号的幅度为1v，频率在200kHz-1MHz的范围内变化时，经过滤波电路后信号的幅度变为vLP=vHP=0.57v，vBP=0.4v，且能够同时实现低通、高通和带通的滤波功能，幅频特性在通带内较平坦，在阻带内衰减的较好，符合设计要求。
4 结论
提出了一种自适应多功能滤波器的电路结构和设计方法，待处理信号经过预处理电路后输入F/V电路将频率信号变换为与之成正比例的电压信号，然后将该电压信号输入多功能压控滤波电路的电压输入端从而间接实现滤波器截止频率的自动适应。从仿真结果可以看出设计的滤波器能够实现高通、低通和带通的自动跟踪滤波功能，验证了该方法的正确性。由于电路中选用的模拟乘法器和电流运放都是高频性能较好的器件，可以利用分频及放大原理将高频信号转换为低频信号从而实现滤波器频率的扩展。
参考文献：
[1] 朱洪涛， 严国萍. 基于自适应滤波的信号处理系统建模及其系统实现[J]. 仪器仪表学报， 2003，24（4）：242-249.
[2] 杨东， 王建业， 蔡飞. 基于DSP开发工具的自适应滤波器[J]. 探测与控制学报， 2010，32（3）：79-82.
[3] 马胜前， 杨阳，刘娟芳.全数字锁相环实现的自适应低通滤波电路[J].计算机工程与应用2014，50（3）：181-184.
[4] 王怀宝， 沈虹.基于改进自适应滤波器的电网同步技术[J].高电压技术，2014，40（11）：3636-3641.
[5] 李园海， 高海生.基于CCCII 电流模式二阶有源多功能滤波器设计[J].华东交通大学学报，2015，32（1）：116-120.
[6] 曾菊员.基于 MOCCII 的n阶多功能滤波器的综合设计[J].南昌大学学报，2013，35（2）：202-204.
[7] 马胜前， 冉兴萍.自适应低通滤波器的设计[J].压电与声光，2013，35（2）：245-248.
滤波电路范文5
关键词：Multisim；Matlab；电路仿真；滤波
中图分类号：TP391.9
文献标识码：A
文章编号：1006-8228[2011]08-22-02
引言
电路课程是计算机、电子信息工程、自动化、通信等电类专业学生的必修基础课程。通过本课程的教学，要使学生掌握电路的定理、电路的基本分析方法和初步的实验技能，为学习后续课程准备必要的电路知识。该课程特点是概念多、公式多，知识点繁杂，但近年来授课学时却在不断减少，使得教与学的难度增大。为了让学生提高学习兴趣，我们在电路理论教学中组织学生成立了课外学习计算机仿真软件小组，每个小组由组长带领利用业余时间学习，主要学习MathWorks公司的Matlab和Interactive Image Technologies(IIT)公司的Multisim软件包，Altium公司的Potel软件和MicroSim公司的Pspice，并由学生组织讲座，主讲计算机仿真软件在电路中的应用。这不仅使学生加深了对电路知识的理解，提高自学能力、组织能力，培养了工程实践能力，而且为后续课程的学习打下基础，提高了教学质量。
1、Multisim、Matlab两种仿真软件的特点
Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。Multisim仿真功能十分强大，它的元器件丰富，其中真实元器件具有精确的仿真模型，在市场上有相应的元器件出售。它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，用户最容易掌握使用。
Matlab是美国MathWorks公司出品的集数值计算、符号运算及图形处理和虚拟实验等强大功能于一体的科学与工程计算、数据分析和仿真软件。它主要包括MATLAB和Simulink两大部分，可实现电路的计算和仿真，即能通过计算机编程方法对人工建立的电路方程分析求解，也可利用Simulink组件，直接对电路建模、分析和计算。
2、Multisim MalIab仿真实例
集成运放广泛用于信号的处理电路中，其应用首先表现在它能构成各种运算电路上。例如，将积分、微分、比例等基本运算电路组合在一起，对电路自由设置传递函数，可实现预期的滤波功能。滤波又分为低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波。在传统的教学中教师往往通过数学推导来讲授这些内容，各种滤波波形也很难在实验中进行显示。现以二阶有源滤波电路为例，说明如何利用Multisim、Maflab等仿真软件建立电路模型，改善教学效果。
滤波电路图如图1所示这是利用Multisim绘制的原理图。
我们首先对图1电路图进行定性分析：在Ui(s)作用下，以Uo1(s)为输出的支路，因为反馈通路为积分电路，所以它实现的是高通滤波；对于以Uo2(S)为输出的支路，则因为它是在高通滤波的基础上又经过了低通滤波，所以实现的是带通滤波；对于以Uo3(s)为输出的支路，则因为它是在带通滤波的基础上又经过积分电路，所以实现的是低通滤波；对于以Uo4(s)为输出的支路，则因为它是二阶高通与低通滤波的求和运算，所以实现的是带阻滤波。
定量分析：利用四个集成运放实现四种滤波功能，由电路基本理论我们可推得四个滤波器的传递函数分别为：
2.1 使用Multisim软件进行仿真
仿真的一般步骤是：首先绘制仿真电路原理图，对元件设置属性，设置仿真节点，并设置仿真分析参数；然后运行得到仿真结果，产生仿真信号数值和波形；分析仿真结果。
2.1.1 设置交流分析参数
进行交流分析时，以正弦波为输入信号。交流分析的结果，以幅频特性和相频特性两个图形显示。执行菜单命令Simulate／Analyses，在列出的可操作分析类型中选择ACAnalysis，则出现交流分析对话框，如图2所示。主要设置参数有起始参数、截止参数、扫描类型等。
2.1.2 仿真结果
利用Multisim可以直接显示出电路的幅频特性曲线和相频特性曲线，图3、4、5、6中幅频特性曲线显示了各电路输出端的电压随频率变化的曲线，由图可知与定性分析相同。
2.2 Matlab仿真
利用Matlab软件观察四种滤波器的频率响应，仿真较为简单，只采用Matlab语言编程。
2.2.1 建立各滤波器系统函数系数矩阵
Ui＝[10*(R*C)^2，2*R*C，1]；
Uo1=[-1*((R*C)^2)*10，0，0]；
Uo2=[0，10*R*C，0]；
Uo3=[0，0，-10]；
Uo4=[-1*10*((R*C)^2)，O，-10]
2.2.2 仿真波形
画出频率响应曲线：plot(fk／1000,20*log10(abs(Hk))／max(abs(IIk)))；grid on经过对图7的分析可以发现，传递函数对应高通滤波。因篇幅有限，利用Matlab仿真低通、带通和带阻的仿真波形就不一一列出了。
3、两种电路仿真软件的比较
通过滤波电路仿真实例的分析比较，我们认为两种软件各有其仿真特色。主要为：
(1)Multisim的仿真软件具有强大的元件库和虚拟的实验仪器与仪表，能直接建立电路原理图，逼真再现实验环境，可直接分析电路的内部和外部特性，Multisim丰富的分析方法可以了解电路的状况、分析电路的各种响应，其分析精度和测量范围比用实际仪器测量的精度高、范围宽。Multisim软件适合元件和电路仿真分析，可以作为实验平台。
(2)Matlab运用编程，且其运行时将数据处理单元视作矩阵，增强了它的运算功能。Matlab信号和数据处理及计算能力强。图形可视化功能好，功能模块丰富，用于系统仿真更方便一些，并且通过研究电路的外特性，可验证电路定理和定律。
4、结束语
将计算机软件引入电路课程的教学实践，因其仿真结果准确、图像直接等特点，极大丰富了教师的授课内容。对各类典型的电路进行仿真，可加深学生对知识的理解，也缓解了实验设备少的问题；最重要的是激发了学生的学习兴趣，提高了学生的自学能力和综合素质，有助于培养具有创新意识和实际设计经验的人才。
参考文献：
[1]童诗白，华崴英.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社，2003.
[2]王群，耿云玲.电路教学常用的分析和仿真软件[J].高教论坛，2009.10.
滤波电路范文6
【关键词】 APF拓扑结构逆变器
1 前言
有源滤波器已经被许多国家广泛应用到供电系统中,该类滤波器不但能够对用户自身谐波进行补偿还能够提高整个供电系统的服务质量。随着研究的深入与需求的提高,有源滤波器正向着谐波补偿次数更高、单机容量更大方向发展以满足日益夸大的供电系统。
目前,制约有源滤波器发展的技术瓶颈主要是开关器件容量低和成本较高,为了克服这两个难题,可以采用有源滤波器和LC无源滤波器结合使用,构成混合型大功率电力滤波器(High-capacity Hybrid Active Power Filter)。在混合型有源滤波器中,可以把谐波补偿的主要任务交给LC无源滤波器完成,同时又兼顾了开关频率高的特点,从而克服开关器件容量低、成本高的特点,平衡了开关频率和容量的矛盾。本文对混合型有源滤波器的基本原理和拓扑结构进行了研究,提出了一种新型的混合型有源滤波器,仿真实验证明所设计滤波器的谐波补偿效果较好。
2 有源滤波器及其拓扑结构
2.1 有源滤波器基本原理
以并联型有源滤波器为例对其基本原理介绍。有源滤波器包括两大部分:指令电流运算电路和补偿电流发生电路,其中补偿电流发生电路又由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分组成。指令电流运算电路的主要作用是对补偿对象中的谐波和无功电流分量进行检测,得到补偿指令信号,为后续的补偿做准备,补偿电流发生电路根据指令电流运算电路检测得到补偿指令进行电流补偿操作,使得补偿电流和负载中产生的谐波和无功相抵消。
通常选择PWM变流器作为图中的主电路,在补偿电流时作为逆变器使用。有源滤波器中的逆变器有电流型有源逆变器和电压型有源逆变器两种结构,由于电流型逆变器在大电感上的损耗较大且控制复杂等原因,本文主要对使用更广的电压型逆变器组成的有源滤波器进行研究。
2.2 拓扑结构
根据有源滤波器电路的连接方式可以分为串联型有源滤波器、并联型有源滤波器与混合型有源滤波器三种。
串联型有源滤波器具有电压谐波的抑制性好的优点,但是绝缘性较差、结构庞大,对其进行维修替换时比较麻烦,通常用于改善系统电压。并联型有源滤波器对谐波和无功都可以进行补偿,但是对开关器件和容量要求较高,通常在进行低电压小容量的补偿时采用这种方式,虽然可以通过多个并联型有源滤波器的级联来增大滤波器容量,但是成本高、系统复杂,并不适合广泛应用。因此,为了解决在高压、大容量情况下的谐波补偿问题,必须把有源滤波器、无源滤波器等各种滤波器混合使用,从而引入了混合型有源滤波器的概念。混合型有源滤波器可以分为串联有源滤波器和无源滤波器的混合使用、并联有源滤波器和无源滤波器的混合使用、串联有源滤波器和并联有源滤波器的混合使用等。
3 混合型有源滤波器设计
3.1 结构设计
考虑到成本的控制和可行性,并为了满足高电压、大容量、能够进行无功功率补偿等要求,设计了如下并联混合型有源滤波器,其结构如图1所示。
混合型有源滤波器是把串联型有源滤波器和无源滤波器并联后混合使用,依靠无源滤波器进行无功功率补偿,有源滤波器和无源滤波器共同完成谐波抑制的作用。这样就能够达到预期的高压、大容量无功和谐波补偿的目的。
3.2 参数设计
结合实际中某变电站的谐波含量情况,得到如下设计参数:
利用2次和7次单调谐滤波器组成无源滤波器部分,其中电容和电感值为36.22mH、70μF、6.7mH、30μF,另外品质因数为50;L1、C1和Cc分别为28.95mH、350μF、25μF;输出滤波器的电容和电感值为0.5mH、60μF;选择容量为为100KVA的耦合变压器,6KV绝缘,变为为2;选择40000uF/1000V的直流电容,供电电路选择三相不可控整流桥。
4 结语
本文提出一种新型的混合型有源滤波器的结构并对相应参数进行了设计,具有较大的容量和谐波补偿能力,良好的改善了供电质量。
参考文献:
[1]Bhim Singh,Kamal Al-Haddad,Ambrish Chandra.A review of active filters for power quality improvement[J].IEEE Trans.on I.E.1999,46(5):1－12.
[2]徐永海,肖湘宁,杨以涵等.低成本混合滤波方案及特性分析[J].中国电机工程学报,1999,19(12):5-8.
