有源滤波课件
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有源滤波器原理PPT课件
f
f0
f0
当 f fp 时，上式分母的模 1 ( fp )2 j3 fp 2
f0
f0
解得截止频率
fp
53 2
7
f0
0.37
f0
0.37 2π RC
与理想的二阶波特图相比，在超过 f0 以后， 幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的下
降快。但在通带截止频率 fp f0之间幅频特性
解得：
R1 5.51 R, Rf 3.14 R, R 3.9 k
R1 5.51 R 5.513.9 k 21.5k Rf 3.14 R 3.143.9 k 12.2 k
图13.16二阶压控型LPF
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谢谢您的观看！
第27页/共27页
有源滤波器实际上是一种具有特定频率响 应的放大器。它是在运算放大器的基础上增加
一些R、C等无源元件而构成的。
通常有源滤波器分为： 低通滤波器（LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF）
它们的幅度频率特性曲线如图13.01所示。
第3页/共27页
图13.01 有源滤波器的频响
• 13.2.1 低通滤波器的主要技术指标 • 13.2.2 简单一阶低通有源滤波器 • 13.2.3 简单二阶低通有源滤波器 • 13.2.4 二阶压控型低通有源滤波器 • 13.2.5 二阶反相型低通有源滤波器
第6页/共27页
13.2.1 低通滤波器的主要技术指标
（1）通带增益Avp
通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大 倍数，如图13.03所示。性能良好的LPF通带内 的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大 倍数基本为零。
VN s
有源滤波器的研究与开发课件
瞬时有功电流和瞬时无功电流可分解为直流 分量和交流分量，如下式： iiq p iiq p ~ ~ iiq p i0 p ~ i0 p i0 q ~ i0 q
e
PLL
Cos Sin
ia
i
ib ic
C32
i
C
ip iq
ip LPF
iq LPF
if
C1 if
C32T
AD_COUNTER=0
关AD 恢复现场 开总中断
返回
照片
照片
实验结果
恒定负载
实验结果
变化负载
遗留问题
新型谐波检测方法 新型四桥臂变流器控制策略
遗留问题
软件后台
参考书目
《电力拖动自动控制系统》陈伯时主编 《PWM整流器及其控制》张崇巍，张兴主编 《谐波抑制和无功功率补偿》王兆安主编
1.概述
1.1研究目的和意义 近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广
应用，非线性负荷的迅速增加，电力系统谐 波污染问题日趋严重。 减小谐波影响可以从两方面入手：
一是从谐波源出发，减少谐波的产生； 二是安装滤波装置。
常见的滤波器包括:
无源滤波器（PF）； 有源滤波器（APF）； 混合滤波器。
iaf ibf
iah ibh
icf
ich
瞬时有功电流和瞬时无功电流经过低通滤波后，得 到直流分量，通过式可得到负载电流的基波分量， 计算公式如下：
iibaff icf
C23Ciiqp
C32TCiiqp
同理，负载电流的基波分量被检测出后，用负载电 流减掉基波分量后得到的就是所有谐波电流之和， 这个值可以作为有源滤波器中逆变环节中的指令电
SVPWM方法需要对有源电力滤波器中的谐 波信号进行实时检测，得出其电压矢量的幅 角特性，进行SVPWM控制。
e
PLL
Cos Sin
ia
i
ib ic
C32
i
C
ip iq
ip LPF
iq LPF
if
C1 if
C32T
AD_COUNTER=0
关AD 恢复现场 开总中断
返回
照片
照片
实验结果
恒定负载
实验结果
变化负载
遗留问题
新型谐波检测方法 新型四桥臂变流器控制策略
遗留问题
软件后台
参考书目
《电力拖动自动控制系统》陈伯时主编 《PWM整流器及其控制》张崇巍，张兴主编 《谐波抑制和无功功率补偿》王兆安主编
1.概述
1.1研究目的和意义 近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广
应用，非线性负荷的迅速增加，电力系统谐 波污染问题日趋严重。 减小谐波影响可以从两方面入手：
一是从谐波源出发，减少谐波的产生； 二是安装滤波装置。
常见的滤波器包括:
无源滤波器（PF）； 有源滤波器（APF）； 混合滤波器。
iaf ibf
iah ibh
icf
ich
瞬时有功电流和瞬时无功电流经过低通滤波后，得 到直流分量，通过式可得到负载电流的基波分量， 计算公式如下：
iibaff icf
C23Ciiqp
C32TCiiqp
同理，负载电流的基波分量被检测出后，用负载电 流减掉基波分量后得到的就是所有谐波电流之和， 这个值可以作为有源滤波器中逆变环节中的指令电
SVPWM方法需要对有源电力滤波器中的谐 波信号进行实时检测，得出其电压矢量的幅 角特性，进行SVPWM控制。
《有源滤波器》PPT课件
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8
不同阶数的低通滤波器的幅频特性
2021/1/14
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9
滤波器的传递函数
❖ 可把高阶函数分解成多个二阶函数（当 n为偶数）或分解成一个一阶函数和多 个二阶函数（当n为奇数），所以一个n 阶的滤波器可用多个二阶滤波器或一个 一阶滤波器和多个二阶滤波器级联而得 到，因此一阶和二阶滤波器是最基本的 滤波器 。
2021/1/14
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2
有源滤波器分类
❖ 低通滤波器（Low Pass Filter 简称LPF） ❖ 高通滤波器（High Pass Filter 简称HPF） ❖ 带通滤波器（Band Pass Filter 简称BPF） ❖ 带阻滤波器（Band Elimination Filter 简称
2021/1/14
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24
滤波器的灵敏度S
❖ 灵敏度是标志滤波器性能质量的重要参数，其定
义为:
Sxy
dy/ y dx/ x
❖ 式中，y表示滤波器的某个滤波参数；x表示组成 滤波器的某个元件的参数。上式表示，灵敏度是 指滤波器电路中元件数值的变化所引起的滤波器 特性参数的变化。
❖ 灵敏度是衡量滤波器性能稳定性的重要指标，滤 波器电路的灵敏度越低，性能稳定性越好。
BEF）
2021/1/14
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3
高通滤波器（HPF）
通带增益
2021/1/14
截止频率
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4
低通滤波器（LPF）
通带增益
2021/1/14
截止频率
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5
带通滤波器（BPF）
带宽
固有频率 中心频率
《有源滤波器》课件 (2)
相位校正电路可用于修正有源滤波器的相位响应，通常用于仪器仪表、通信 电路和自适应滤波等领域。它主要由两个电阻组成，具有调节频率响应的作 用。
有源滤波器与被动滤波器的对比
有源滤波器
• 使用放大器 • 增益高、精度高 • 带宽可调 • 需要电源 • 可自激震荡 • 使用符号法分析
被动滤波器
• 使用电阻和电容器 • 增益低、精度低 • 带宽固定 • 不需要电源 • 不会自激震荡 • 使用网络分析法
有源带通滤波器电路图
将一定范围内的中频信号通过，而削减高低频 信号。常用于收音机和通信设备中。
有源带阻滤波器电路图
削减一定范围内的信号，而通过高低频信号。 常用于降噪和信号抑制。
有源滤波器的工作原理
1
正反馈
有源滤波器通过将信号引入放大器并将放大的信号输出到电阻器和电容器等元件 上，实现对信号的滤波。这是利用正反馈实现的。
分类
有源滤波器的分类包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、全通滤波器 和陷波器等。这些滤波器的分类基于它们在频率域中对信号的响应。
常见的有源滤波器电路图
有源低通滤波器电路图
将低频信号通过，而削减高频信号。常用于音 频的控制和处理。
有源高通滤波器电路图
将高频信号通过，而削减低频信号。常用于信 号的分离和滤波。
有源滤波器的实验设计与操作技巧
1 实验设计
有源滤波器实验需要注意的事项是：正确连接电路、选择滤波器类型、选择合适的元器 件、选取适当的放大倍数和调整直流偏置。
2 操作技巧
有源滤波器操作的技巧有：合理调整电路参数、对信号进行采样、选择合适的测试仪器 和分析工具，以及学会分析和解决实验中的问题。
2
Resonance
有源滤波器与被动滤波器的对比
有源滤波器
• 使用放大器 • 增益高、精度高 • 带宽可调 • 需要电源 • 可自激震荡 • 使用符号法分析
被动滤波器
• 使用电阻和电容器 • 增益低、精度低 • 带宽固定 • 不需要电源 • 不会自激震荡 • 使用网络分析法
有源带通滤波器电路图
将一定范围内的中频信号通过，而削减高低频 信号。常用于收音机和通信设备中。
有源带阻滤波器电路图
削减一定范围内的信号，而通过高低频信号。 常用于降噪和信号抑制。
有源滤波器的工作原理
1
正反馈
有源滤波器通过将信号引入放大器并将放大的信号输出到电阻器和电容器等元件 上，实现对信号的滤波。这是利用正反馈实现的。
分类
有源滤波器的分类包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、全通滤波器 和陷波器等。这些滤波器的分类基于它们在频率域中对信号的响应。
常见的有源滤波器电路图
有源低通滤波器电路图
将低频信号通过，而削减高频信号。常用于音 频的控制和处理。
有源高通滤波器电路图
将高频信号通过，而削减低频信号。常用于信 号的分离和滤波。
有源滤波器的实验设计与操作技巧
1 实验设计
有源滤波器实验需要注意的事项是：正确连接电路、选择滤波器类型、选择合适的元器 件、选取适当的放大倍数和调整直流偏置。
2 操作技巧
有源滤波器操作的技巧有：合理调整电路参数、对信号进行采样、选择合适的测试仪器 和分析工具，以及学会分析和解决实验中的问题。
2
Resonance
有源电力滤波器课件
与有源电力滤波器并联的小容量一阶高通滤波器
（或者二阶），用于滤除APF所生的补偿电流中开关 频率附近的谐 波。
其补偿电流基本上由APF提供，这是有源电力滤 波器中最基本的形式，也是目前应用最多的一种。
图6.3 单独使用的并联型
这种补偿方式可用于：
有源电力滤波器
(1) 只补偿谐波；
(2) 只补偿无功功率，补偿的多少可以根据需要连续调节；
第六章有源电力滤波器
式(6-2)可表示为：
式(6-4)中k为频率系数，如k=0对应直流分量变换项，k=3对应三次 谐波变换项。由此，可以根据对特定次谐波进行补偿的要求，只作相应次 数的傅利叶变换。
此外，根据正余弦项初始相位的不同，还可得到基波无功和基波有功 分量。如，当采样与输入正弦信号同步时，则基波余弦的傅利叶反变换项 就对应于无功补偿电流。若要补偿谐波和无功，可用负载电流信号减去基 波有功分量得到补偿电流指令。
第六章有源电力滤波器
式中， ——神经元的阈值； ——神经元的输入，它由参考输入和其当前时刻以前的值组成
； ——迭代次数。
检测电路的输出为：
和 的调节采用Delta算法来进行。调节公式为：
式中， ——学习率
第六章有源电力滤波器
将上两式两端同除以输入信号的采样周期T，可得：
若T取得足够小，可将离散变量看成连续变量，则可分别变换为 ： 积分得：
指令电流运算电路的作用是根据APF的补偿目的得出补偿电流的指令信号，即
期望由APF产生的补偿电流信号。
具体而言，补偿目的大体上可分为以下几种：
(1) 只补偿谐波；
(2) 只补偿无功功率；
(3) 同时补偿谐波和无功功率；
以作为负载的三相桥式全控整流器的触发延迟角
第九章有源滤波器 87页PPT
管的等效平均电阻值。
动画9-2
9.7 LC 正弦波振荡电路
选频网络由LC 并联谐振电路构成
9.7.1 LC并联谐振电路的频率响应 9.7.2 变压器反馈LC 振荡器 9.7.3 电感三点式LC 振荡器
9.7.1 选频放大器
LC并联谐振电路输出电压是频率的函数：
V o()f[V i()]
选频放大器
利用LC并联回路的特性，用它代替共 射极放大器的RC便组成选频放大器
9.7.2 变压器反馈LC 振荡电路
交换反馈线圈的两个线 头，可使反馈极性发生变 化。
调整反馈线圈的匝数可 以改变反馈信号的强度
变压器反馈LC 振荡
电路的振荡频率与并联
LC 谐振电路相同，为
f0
2π
1 LC
图9.07变压器反馈LC 振荡电路
正反馈系数F也由C1 、C2决定。如果调整振荡频 率，需同时调整C1和C2
这时，只要调整C3 就可调整振荡频率
调节振荡频率更方便
某振荡器电路如下图所示，说明各元器 件的作用，当C4=5pf时列式计算振荡频率 等于多少。
ZL高频扼流圈
9.7.5 石英晶体LC 振荡电路
符号 :
它有一个串联谐振频率fs,
9.7.3 电感三点式LC 振荡器(又称哈特莱振荡器）
图9.09 电感三点式LC振荡器（CB） 图9.10电感三点式LC振荡器（CE）
9.7.4 电容三点式LC 振荡电路(又称考比茨振荡器）
（a）CB组态 （b）CE组态
例9.1：图9.13为一个三点式振荡电路 试判断是否满足相位平衡条件。
例9.2：
1 3
F=0
为满足起振的幅度条件 AF≥ 1，所以Af≥3。
《有源滤波器知识》PPT课件
模拟电子技术基础
故 滤波器的通频带宽
Q值越大，通频带越窄，滤波器 的选择性越强。
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模拟电子技术基础
A( j )
20lg |
| / dB
A0
0
带通滤波器 的幅频特性
0.5
1
–20
2
5
–40 0.1
Q=10
1
上页
w /wo
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模拟电子技术基础
2．二阶带阻有源滤波器 (1) 电路组成
故 传递函数
其中：
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模拟电子技术基础
b. 频率特性
将s=jw 代入式
得滤波器的频率特性
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模拟电子技术基础
c. 滤波器的幅频特性
幅频特性分析 (a) 当 时，
(b) 当
时，
(c) 当
时，
电路具有带阻特性
为中心角频率
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模拟电子技术基础
d. 滤波器的阻带 令
组成: 由电阻、电容、电感等无源器件组成。
优点
电路简单 高频性能好
C
R
RL
工作可靠 通带信号有能量损耗
无源高通滤波器
缺点 负载效应比较明显
体积和重量比较大，电感还会引起电磁干扰。
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模拟电子技术基础
(b) 有源滤波器 组成：由电阻、电容和有源器件（如集成运放）组成。
电路体积小、重量轻。
_
(2) 电路分析
a. 电路的传递函数
–
+
+
_
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模拟电子技术基础
式中 故
Z1(s)
+ _
第五讲-有源滤波电路
通频带： f p1 f p 2
46
C1 C2 C R1 R R2 2 R
实用电路中采 用单个集成运放构 成压控电压源二阶 带通滤波电路。
压控电压源二阶带通滤波电路
47
Au (s)
1 (3 A
sRCAuf (s)
up
(s)sRC (sRC)
2
中心频率
Rf Auf 1 R1 1 f0 2RC
up
29
品质因数Q的物理意义：
f f 0 时电压
放大倍数与通带 放大倍数之比 当
3 2 A up
f f0
A u
A up
压控电压源二阶低通滤波电路的幅频特性
30
五、二阶低通滤波电路实例分析
压控电压源二阶低通滤波仿真电路
31
压控电压源二阶低通滤波电路仿真结果
32
压控电压源二阶低通滤波电路交流分析结果
s 5 0.937 s 4 1.689s 3 0.974s 2 0.581s 0.123 ( s 0.289)( s 2 0.179 s 0.988)( s 2 0.468s 0.429)
38
3.Bessel多项式
n 1 2 3 4 5
s 1
s 2 3s 1
理想低通高通滤波器幅频特性
6
带通滤波器BPF （Band-Pass Filter） 带阻滤波器BEF （Band-Elimination Filter）
理想带通带阻滤波器幅频特性
7
全通滤波器APF (All-Pass Filter)
H 1
< H t0
也称延时滤波器。延时均衡器和宽带90 ° 相移网络都是全通滤波器的例子。
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