基于可控电抗器的自动多调谐滤波器仿真研究
基于matlab谐波抑制的仿真研究(毕设)
如果将整流相数增加到12 相，则5 次谐波电流下降到基波电流的4.5%，7 次谐波电流下降到3%。
除了可对整流器本身进行改造外，当有多台相同的6 脉动换流器同时工作时，可以用取自同一电源的换流变压器二次绕组之间适当的移相，以达到提高整流脉动数的目的。
（2）采用交流滤波装置。
采用交流滤波装置在谐波源的附近就近吸收谐波电流，以降低连接点处的谐波电压。
滤波装置是由电阻、电感、电容等元件组成的串联谐振电路，利用其串联谐振时阻抗最小的特性，消除5、7、11 次等高次谐波。
在运行中滤波器除了能起到滤波作用外还能兼顾无功补偿的需要。
（3）抑制快速变化的谐波。
快速变化的谐波源（如电弧炉、电力机车、晶闸管供电的轧钢机和卷扬机等）除了产生谐波外，往往还会引起供电电压的波动和闪变，有的（如电气化铁道的机车，处于熔化期的电弧炉等）还会造成系统电压三相不平衡，严重影响公用电网的电能质量。
抑制快速变化谐波较全面的技术措施就是在谐波源处并联装设静止无功补偿装置，可有效减小波动谐波源的谐波量，同时，可以抑制电压波动、闪变、三相不平衡，还可补偿功率因数，目前技术上较成熟。
（4）避免并联电容器组对谐波的放大作用。
在电力系统，中并联电容器组可以改善无功，起改善功率因数和调节电压的作用。
当有谐波源时，在一定的参数下，电容器组会对谐波起放大作用，危及电容器本身和附近电气设备的安全。
因此可采取改变电容器的串联电抗器，或将电容器组的一些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。
（5）LC无源滤波法。
LC无源滤波器是一种常用的谐波补偿装置。
它的基本工作原理是利用LC谐振回路的特点抑制向电网注入的谐波电流。
当谐振回路的谐振频率和其中一高次谐波电流频率相同时，则可将该次谐波电流滤除，使其不会进入电网。
多个不同谐振频率的谐振回路可溥除多个高次谐波电流，这种方法简单易行。
（6）采用有源电力滤波器APF（Active Power Filter）。
基于高压谐波滤波器优化设计旳SVC系统
基于高压谐波滤波器优化设计旳SVC系统发布时间：2022-07-22T05:05:40.902Z 来源：《中国电业与能源》2022年5期3月作者：陈东明石劲松邱佑存[导读] 从分析电网谐波污染原因出发，进行了谐波源电弧炼钢炉电平衡测试和电力谐波测量；陈东明石劲松邱佑存国网湖北省黄石供电公司湖北黄石 435000摘要：从分析电网谐波污染原因出发，进行了谐波源电弧炼钢炉电平衡测试和电力谐波测量；提取了三相电力谐波频谱幅值中的相关数据，确定了电炉熔炼期谐波畸变最大值；仿真了谐波电流波形，建立了（FC）五组支路的高次谐波滤波器仿真模型，进行了FC+TCR装置的电力滤波器五组合投仿真和实验;分析了滤波后电流波形、频谱.给出了SVC系统应用实例;得出了结论。
关键词：谐波滤波器; 静止无动补偿; SVC系统The SVC System Based on High V oltage Harmonics Filter Optimize DesignChen dong-ming Shi jiu-song Qiu you-cun( State Grid Huangshi hubei Supply Company Huangshi Hubei 435000 China)Abstract:The causes of harmonic pollution in power system are reviewed. The harmonic source in electric arc furnaces electric balance and harmonic were test . Filed a harmonic amplitude of related values . Determine the melting phase harmonic maximum. simulation of harmonic current .Groups of five branch high order harminu filter (FC) of simulation model is established, The FC+TCR device simulation and experimental filter combination of five shots. the spectrum and harmonie current filtered is analyzed, the practical application example of svc system is given and the results are presented.Key words: harmonics filter ; SVC; SVC system电力电子装置如电弧炉等负载产生旳谐波已成为电网主要谐波源，其无功功率问题也很严重。
基于通用内模的变频电网有源电力滤波器自适应重复控制
基于通用内模的变频电网有源电力滤波器自适应重复控制高峰;林辉【摘要】为了提高变频电网并联型有源电力滤波器(APF)的电流控制性能，针对谐波源的多样性和负载状态的变化，提出了一种通用内模，然后，结合两次坐标变换，通过内模p值的自适应调节，建立了基于通用内模的重复控制器。
这种控制器，能够根据电网或负载状态，调整动态响应时间和补偿范围。
这样就解决了谐波源或负载的变化引起的补偿效果降低的问题。
针对电网频率的大范围变化，又引入了周期自适应参数。
为了弥补重复控制动态延迟的缺陷，将并联比例控制器组成复合控制系统，并对该系统的主要特性进行了分析。
在飞机变频交流电网并联APF系统中，首先将所提重复控制方法与其他四种方法了进行仿真对比，最后进行了实验验证。
仿真和实验结果证明了基于通用内模的复合重复控制策略的有效性和优越性。
%To improve the current control of shunt active power filter (APF) in a variable-frequency power grid, we develop a generic internal model and build a repetitive controller based on this internal model. According to grid conditions or loads, this repetitive controller can adjust the dynamic response time and the compensation range through p and two coordinate transformations to guarantee the effective compensation for different harmonic sources and changing load status. It can also adapt to changes in a wide range of grid frequencies due to the introduction of its adaptive period parameter. To compensate for the dynamic delay in the repetitive controller, we form the composite control system by shunting the repetitive controller with a proportional controller. The major characteristics of this composite system are given. In the shunt APF systemof an aircraft variable-frequency power grid, we perform simulations for the proposed repetitive control method and the other four existing control methods, and compare their simulations results. Simulation and experimental results confirm the validity and superiority of the proposed repetitive controller over other controllers.【期刊名称】《控制理论与应用》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】10页(P725-734)【关键词】飞机电网;变频系统;电能质量;有源电力滤波器;重复控制【作者】高峰;林辉【作者单位】西北工业大学自动化学院，陕西西安710129;西北工业大学自动化学院，陕西西安710129【正文语种】中文【中图分类】TM71“多电飞机”是飞机发展的必然趋势,其主要特征是具有大容量的供电系统和广泛采用电力作动技术.高效且可靠的变速变频供电系统成为先进民用飞机的首选,例如B–787飞机采用了四通道独立供电,单通道容量超过250kVA/230V的变频交流发电系统.空客A–380采用了单通道容量为150kVA,总容量为900kVA的变频交流供电系统.然而大量电子设备等非线性负载也使飞机变频电网的谐波污染日益严重,带来了较大的安全隐患.有源电力滤波器(APF)与无源滤波器相比,能动态抑制谐波和补偿无功功率,已成为治理谐波污染的有效工具.而跟踪性及实时性好的补偿电流控制则是保证并联APF补偿性能的关键环节之一.较常用的补偿电流控制方法有:滞环比较法、三角载波比较法、空间矢量控制等,其中载波比较法以其开关频率固定的优点应用广泛.近年来,变结构控制、模糊控制、神经网络控制、鲁棒控制、预测控制等现代或智能控制方法也应用到电流控制中,增强了应对非线性、时变系统的能力[1–2].由于并联APF的指令电流是由多次谐波(通常包含几次到几十次的谐波成分)叠加而成的周期信号,传统PI控制器由于受带宽限制电流跟踪效果较差,若调整参数加大带宽,不仅效果有限且易引起不稳定[3].谐振控制虽能对特定频率谐波实现无差控制,但每次谐波均需一个控制器,实现起来非常复杂[4].而滑模控制等智能方法虽能对任意有界信号渐近跟踪和完全抑制,但相对复杂且精度也不高.重复控制是基于内模原理的适合跟踪或抑制周期输入或扰动的学习控制方法,实现简单且稳态性能极佳.重复控制发展至今已涌现出许多研究成果及应用,对于线性时不变重复控制系统的研究已趋于成熟,如连续和离散时延的重复控制、有限维重复控制[5–7].对于时变系统的重复控制也有探索[8].近年来,一些学者利用重复学习控制[9–10]、变结构重复控制[11]来解决非线性系统控制问题.重复控制在APF电流控制中已有不少成功的应用[12–14].实际上,大部分谐波源产生的谐波,大多只含部分次谐波,例如单相整流器只产生奇次谐波.因此,基于选择性内模的重复控制成为了研究热点[15].文献[16]为适应电力系统的需要,提出了可补偿全部奇次谐波的内模,将延迟时间缩短到半个周期.文献[17]提出了包含零点的内模,不但可补偿全部奇次谐波,且内模零点增强了补偿灵敏度.文献[18]又提出了可补偿6l±1次谐波的内模(l∈ℕ),专门补偿平衡三相6脉波整流器产生的谐波.这些成果改进了经典内模的全频段补偿策略,缩短了延迟时间,避免将位于无谐波频段的测量及干扰噪声放大[15].然而,上述选择性内模只各自针对特定的谐波源或负载状态,当谐波源或负载状态发生变化后,指令电流的谐波成分也会发生变化,而这些内模无法动态调整补偿范围.文献[19]提出了基于由滑动离散余弦变换(DCT)滤波器构成的内模的重复控制策略,可通过改变有限补偿集合的大小调整补偿范围且不增加计算复杂性,同时其对舍入和量化效应也不敏感.然而,由于滤波器需要采集1个基波周期中的N个输入值而后滤波,使该方法总有1个指令周期的延迟,无法动态调节动态响应时间,而且有限个被补偿的谐波次数必须已知[20–21].另外,指令周期的变化对重复控制影响很大,通常需引入自适应策略[22].本文首先提出了一种新型通用选择性重复控制内模,并进行了理论推导和证明.接着建立了飞机变频电并联APF系统的数学模型,引入Park正,反变换为通用内模创造了使用环境;而后设计了包含新型自适应重复控制器的复合控制系统,分析了复合系统的主要特性.最后,在负载变化的工况下,对5种不同方法作了仿真对比,如图1所示.理论分析,仿真对比和实验结果证明了基于通用内模的复合重复控制策略的有效性和优越性.经典内模采用正反馈,其极点为kjω0(k∈ℤ,ω0为基波角频率),可补偿所有奇、偶次谐波,但延迟时间为T;而选择性内模在结构上进行了改进,内模b采用负反馈,极点为(2k−1)jω0,可补偿所有奇次谐波,延迟时间缩短为T/2;内模c中负反馈与前馈结合,其极点为(2k−1)jω0,零点为2kjω0,在补偿奇次谐波的基础上增加了灵敏度,延迟时间为T/2;内模d中加入两个延迟环节,其极点为(6k±1)jω0,零点为3kjω0,可补偿6k±1次谐波,延迟时间缩短到T/6;可以看出,选择性内模b,c,d的极点均为奇极点,表明它们只能补偿奇次谐波,且结构差异较大.内模e中含有一个可滑动的DFT(或称离散余弦变换DCT)滤波器,其实质是一个有限脉冲响应(FIR)带通滤波器,可补偿任意指定的若干次谐波,其算式如式(1)所示:其中:N为1个基波周期中的采样数,Nh为指定补偿谐波次数的集合,Na为超前的步数,反馈上的Na步延迟用于相位补偿,KF为增益系数.因为需要用移位寄存器采集一个周期中N个输出值,故此内模总有1个T的延时.本文提出了具有通用性的内模,其脉冲传递函数推导如下:定理1周期为N∈ℕ的时间序列x(n)∈ℂ中只含pm次谐波序列的充分必要条件是:∀n∈ℤ,=x(n)成立.证1)充分性.离散周期序列x(n)可表示为如下的傅立叶级数形式:其中cl是傅里叶级数的系数,由于x(n)只含pm次谐波序列,则有当l=pm时, cl/=0,l为其余值时,cl=0,则有: 2)必要性.得分析可知,只有当l=pm时,cl/= 0,l为其余值时,cl=0,得证.假设则x(n)可表示为式(4)经z变换得如果x1(n)中只含有pm次谐波,那么根据定理1可以得到:此式经z变换后可以得到:代入式(8)得G(z)即为通用内模的脉冲传递函数,其结构如图2(a)所示,其极点为pkjω0(p≥1),此内模可补偿pm次谐波.当p=1时即为经典内模,p=2时可补偿偶次次谐波,p=6时可补偿6m次谐波,以此类推.其优点是结构简单固定,只需根据输入选取不同p值.从图2(b)可知,此内模在谐波角频率ωk=2πpmfR处增益都极大(图中基波频率fR=360Hz).3.1 数学模型(Mathematical model)图3为飞机变频电网并联型三相四桥臂APF系统示意图.图中G1至G8为逆变器桥臂的开关管,L, Ln为滤波电感,R,Rn为滤波电感的内阻,Vdc为直流侧电容C两端的电压,Ld,Rd组成阻感负载,Rm为中线连接电阻.Vsa,Vsb和Vsc分别为各相电源相电压, ici(i=a,b,c,n)为第i相的补偿电流.Ch和Rh串联连接在各相输出端之间组成无源滤波器(PF),主要用于消除补偿电流中因主电路中器件通断而引起的谐波,故在建模时暂时忽略.式(10)为静止abc坐标系下三相四桥臂APF的数学模型,其中si代表i桥臂的开关函数,si=1代表该桥臂上管导通下管关断,si=0代表该桥臂下管导通上管关断.设pa=sa−sn,pb=sb−sn和pc=sc−sn,且设d轴与电源电压矢量Vsa方向重合,可得到系统在dq0旋转坐标系下的数学模型:其中:R0=R+3Rn,L0=L+3Ln,上述模型推导过程可参见文献[23].可解耦,d,q和0轴电流则可独立控制.3.2 两次坐标变换(Two coordinate transformations)根据获得的变频电网在静止坐标下的补偿电流指令矢量经式(12)的Park变换[24]转换为dq0坐标下的指令矢量控制系统输出电流矢量再经式(13)的Park反变换得到三相补偿电流矢量第1次Park变换的作用是将指令电流中的负序分量角频率系数增1,正序分量的角频率系数减1.这样不但可实现奇次与偶次谐波的相互转换,而且可将如三相p脉波整流器产生的pl±1次谐波转换为pk次谐波,为发挥所提内模的功能创造了条件.第2次Park反变换的作用实现dq0坐标系到abc坐标系的转换.4.1 传统PI控制(Conventional PI control)图4为PI控制时电流环模型.APF系统传递函数中,τs为变流器延时,取开关周期的一半,τf表示滤波和采样延时;KPWM为变流器放大倍数,即相电压峰值和直流侧电压之比.kp,ki为比例和积分系数.这种传统的电流控制虽动态响应快,跟踪稳态误差较大,严重影响补偿效果.4.2 复合自适应重复控制系统设计(Design of composite adaptive repetitive control system)将所提新型重复控制器与动态响应快的比例控制并联,组成复合数字重复控制系统.由于重复控制有类似积分的作用,故只用比例控制弥补其动态延迟的缺陷.系统结构如图5所示,通用内模Gm(z)中加入系数kf,用于增强重复控制器的稳定性. B(z)的作用是补偿复合系统的幅值和相位,kr为其幅值衰减系数.P(z)为APF系统的脉冲传递函数, R(z)代表系统给定输入信号,E(z)代表系统误差信号.P(z)的极点为e−Ts/τs,e−Ts/τf和e−RTs/L,Ts为采样周期,所有极点均在单位圆内,故控制对象稳定.在复合系统中,fr=1/Tr为指令电流频率,也等于电源电压频率,Tr为指令电流周期.fs=1/Ts为采样频率,N=fs/fr为每个指令周期采样次数.当fs固定时,对象P(z)为时不变;若fs可变,则P(z)为时变.本文采用固定的fs,通过锁相环(PLL)实时采集fr,使N自适应改变,同时为保证N/p为整数,取5.1 稳定性(Stability)复合系统的稳定性分析的依据是离散再生频谱理论(discrete regeneration spectrum theory)[25].即:若单输入单输出离散定常系统的闭环特征方程为再生频谱函数定义为当M(z)在z域单位圆外无零点,并且R(ω)＜1时,该闭环系统对任何延时均稳定,稳定性不依赖于延时大小.复合控制系统的开环脉冲传递函数为闭环脉冲传递函数为系统闭环特征方程为根据式(18)和式(21)可得由于M(z)=1+kwP(z)在单位圆外没有零点,依据该理论,只要R(ω)＜1,则闭环系统对任意延时都稳定.为了保证系统的稳定性,根据式(23),控制参数可按以下方法选取:1)首先,在未嵌入重复控制环节时,绘制控制对象在S域的开环系统Bode图,选取比例环节kw,使系统在嵌入前有较大的稳定裕度;2)为使重复控制内模极点移至单位圆内,选取0＜kf＜1,保证重复控制器的稳定性,增强复合系统的稳定性.kf的值选的越小,系统稳定性越强,但稳态误差也越大;3)在以上两步的基础上,适当选取kr的值使R(ω)＜1,保证复合系统的稳定性,同时kr的选取也要考虑收敛性因素(见5.3节).5.2 稳态误差(Steady-state error)系统误差脉冲传递函数为其中S0(z)=1/[1+kwP(z)]为单独比例控制时的误差传函,A(z)为增益函数,与S(z)相比缺少A(z).其中为基波角频率,因为所以在pm次谐波频率处,根据式(26),当kf→1时,|A(ωpm)|→0,可使系统稳态误差E(z)→0,即kf的取值越接近1,稳态误差越小.5.3 收敛性(Convergence)为了分析系统的收敛性,如图5中所示,假设内模延迟环节的输入为Uk+1(z),其中k 代表重复周期数,输出为Uk(z),比输入落后1个重复周期(Tr/p). Ek+1(z)代表k+1个重复周期的误差,那么Ek(z)则代表k个重复周期的误差,比例环节的输出为代表k+1个重复周期的某轴(如 d轴)的指令电流值代表k+1个重复周期的系统输出电流值.根据图5所示的信号执行顺序,可列出:由式(27),式(15)和式(16)可推出因为当控制系统达到稳定后,稳态误差可视为一个不变的量[4],则依据式(28)和式(27)的第1个公式,可递推出则由式(30)可得由式(28)和式(27)的第1个公式还可推出对比式(31)和式(32),代入式(29)可最终得到其中C(z)定义为收敛性函数.根据式(33),若0＜C(z)＜1,则系统收敛.C(z)越小收敛越快.结合稳定性分析可知,必须满足0＜kr/kw＜1,而且此比值越接近1,收敛越快.另外,由于对式(34)进行z反变换,可得由式(35)可知,在延迟1/p指令周期后,重复控制才起效,若p＞1,则通用内模比经典内模的动态响应时间缩短p倍.事实上,重复控制的收敛速度取决于两个因素,即延迟时间和收敛性函数[4].延迟时间的大小决定重复控制起效的快慢,而起效后的收敛快慢由收敛性函数决定,二者综合决定了重复控制总的收敛速度.因此,一方面可通过调节参数p的值来调节延迟时间的长短(见6.1节),影响收敛速度;另一方面,可通过调节kr的值调节收敛性函数的大小,影响收敛速度.5.4 鲁棒性(Robustness)实际中,APF的参数如L,R的准确值时常难以获得且会发生变化,如R随温度而变化,即参数具有不确定性,这可能对控制系统的稳定性产生影响.假设系统的电感和电阻的值存在不确定性,即其中为电感和电阻经验值,∆L,∆R为变动值,并且|∆L|≤δ1,|∆R|≤δ2,δ1和δ2为远小于经验值的给定常数.将L′和R′代替式(16)中的L和R的值得到P′(z)和B′(z).根据式(15)(22)可得由于[1+kwP(z)]不为0,故可推出与式(23)相同的R(ω)求解公式,只要适当的选择参数使R(ω)＜1,可保证系统具有鲁棒稳定性.然而,由于参数的不确定性,系统的稳定裕度变小.由于受不确定参数的影响,系统的鲁棒性在嵌入重复控制前后会发生变化.重复控制系统的鲁棒性可由其补灵敏度函数T(z)来反映[26],其值越小,鲁棒性越强.其中T0(z)为在嵌入重复控制器之前原系统的补灵敏度函数由式(37)和式(24)可得由式(39)可得根据式(25),式(26)和式(49),看得出以下结论:1)当ω=pmωf时,即在pm次谐波频率处,由前述分析可知,0＜kf＜1,0＜kr/kw＜1,可得|A(ω)|＜1,则说明此时复合系统的鲁棒性较原系统有所降低;2)在其他某些频率点处,复合系统的补灵敏度函数的值可以被降低,即鲁棒性有所提高;为验证所提重复控制方法的有效性,模拟飞机变频电网的工作条件,首先在Matlab/Simulink环境下进行仿真分析与比较,然后搭建了一台的实验样机.并联APF系统参数如表1所示.6.1 仿真分析(Simulation analysis)按图3搭建仿真模型.其他仿真参数为:假设仿真过程中,三相非线性负载在时间t从0s到0.01s期间处于平衡状态(等效为Rm=105Ω);在t从0.01s到0.02s期间,由于电网加入单相负载,故负载处于不平衡状态(等效为Rm=10Ω);t在0.02s后负载恢复平衡状态.随着负载状态的变化,指令电流中的谐波成分也将随之改变,此时可调节通用内模中的p值,保证较短的动态响应时间和较高跟踪精度.调节方法如下:通常对于此系统,负载平衡时,静止坐标系下指令电流中几乎只有6l±1次谐波,此时可取p=6,缩短响应时间;当负载出现不平衡时,根据指令电流的谐波总畸变率(total harmonic distortion,THD)变大,判断除6l±1次谐波外,出现其他较大的奇次谐波,因此调节p=2.若指令电流的THD仍未明显改善,判断可能有直流偏量引起了偶次谐波,这时调节p=1,可保证补偿精度.图6和图7分别显示了电源基波频率fr为360Hz和700Hz时,整个工作过程中,所提方法得到的q轴补偿电流(Icq)对其指令电流的跟踪波形和跟踪误差可以看出,从t=0开始经过约1/6个指令周期过渡后,Icq便已紧跟跟踪误差很小;在0.01s≤t≤0.02s时,负载电流出现明显的不平衡的谐波成分也发生了变化,此时通过调节p值,虽然过渡过程加长到1/2个指令周期,但跟踪误差依然很小,保证跟踪精度;当t≥0.02s时,负载电流恢复平衡,再调节p值,恢复较短的动态响应时间.即通过调节通用内模中p值,实现了对指令电流谐波成分变化或系统工况变化的自适应.另外,从图6和图7可知,通过调节通用内模中的N值,实现了对电源基频变化的自适应,跟踪效果未受电源电压基频变化的影响.图8为fr=360Hz时,在前述负载变化过程中,基于5种不同的控制的跟踪误差(Eca)对比图.前4种方法,即本文提出的控制系统,传统PI控制,奇次谐波重复控制[16]和6l±1次谐波重复控制[18],采用A相补偿电流跟踪误差作比较,由于基于DCT的重复控制方法[19]采用的是电源电流直接控制策略,因此采用了A相电源电流与负载基波电流之差作为跟踪误参与比较.图中虚线圈出部分为跟踪中的过渡过程.5种控制方法的仿真参数值如下:1)所提方法:2)PI控制:3)奇次谐波重复控制:4)6l±1次谐波重复控制:5)基于DCT的重复控制:从图8(b)可看出:基于传统PI控制的Eca全程都很大,表明此方法的稳态跟踪误差很大,补偿效果差,其原因在引言中已说明.而图8(a)(c)(d)显示出基于这3种选择性重复控制的稳态Eca较PI控制都小得多,图8(e)则显示出基于DCT的重复控制的稳态Esa也较小.对比分析图8(a)与图8(c),图8(d)和图8(e)可知:基于本文所提方法的跟踪误差在负载的不同状态均较小,而且在负载平衡状态时,过渡过程可缩短至1/6个指令周期.而基于奇次谐波重复控制的跟踪误差在负载的不同状态也较小,但是其过渡过程始终为1/2个指令周期,不能动态调节.基于6l±1谐波重复控制的跟踪误差在负载平衡时与所提方法相当,但负载不平衡时,由于其选择性或补偿范围不能调节,因此这时Eca变大.从图8(e)可看出,由于含有FIR滤波器,要采集N个输入值,故基于DCT重复控制的收敛(过渡)过程必须是1个指令周期,不能动态调节.而且由于其补偿范围决定于给定的有限集合且重复控制输出后还需PI控制调节,因此其跟踪误差略大. 总之,所提方法由于可通过调节p值,动态调节动态响应时间和补偿范围,在负载状态变化时,其跟踪效果最好.6.2 实验结果(Experimental results)图9和图10分别为fr为360Hz和700Hz时基于所提重复控制器的APF系统的A相补偿电流Ica和A相电源电流Isa的实验波形.可看出,当负载变动后,Ica的幅值增加,波形略有畸变,说明负载的不平衡变动使指令电流中谐波成分增加,跟踪的补偿电流也响应变化.而在负载变动后,Isa不但幅值增加,而且略微变形,但基本保持了正弦性,证明所提重复控制器随负载变化动态调整补偿范围的有效性.图11 显示了相同条件下,fr=360Hz时采用6l±1重复控制器后,Isa的实验波形.表2显示了分别采用所提重复控制器与6l±1重复控制器后, Isa的THD比较.结合图11和表2可知,采用6l±1重复控制器得到的Isa在负载的不平衡变动后,波形畸变较大,电流毛刺变大,说明补偿效果变差,结果与仿真分析的结论一致.另外,采用所提重复控制器得到的Isa在高频率时其THD值略有增加,但仍满足要求.证明了所提重复控制器能自适应电源频率的变化.本文对变频电网中并联APF的补偿电流控制方法进行了研究,结论如下:1)对于谐波源负载的不同状态,可以动态调节通用内模中的p值.通常p取值越大,内模的选择性越强,补偿范围越窄,重复控制起效也越快.2)仿真对比和实验结果表明,提出的基于通用内模的自适应复合重复控制策略与坐标变换相结合具有根据系统或负载工况的变化动态调整动态响应时间和补偿范围的优势,跟踪和补偿效果较好,同时可以适应变频电网的工作环境.高峰(1975–),男,博士研究生,主要研究方向为电力电子技术、有源电力滤波器,E-mail:****************;【相关文献】[1]吴敬兵,罗安,徐先勇,等.大功率混合有源电力滤波器的智能控制策略[J].电力自动化设备,2010,30(4):36–41. 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(JIAYaoqin,WANGXiaobin,YANGQiang.Adaptiverepetitivecontrol of parallel active power fi lter[J].Transactions of China ElectrotechnicalSociety,2011,26(10):118–122.)[15]RODRIGUEZ A,GIRON C,SAEZ V,et al.Analysis of repetitivebased controllers for selective harmonic compensation in active power fi lters[C]//36th Annual Conference on Industrial Electronics Society.Glendale:IEEE,2010:2013–2018.[16]COSTA-CASTELLO R,GRINO R,FOSSAS E.Odd-harmonic digital repetitive control of a single-phase current active fi lter[J].IEEE Transactions on PowerElectronics,2004,19(4):1060–1068.[17]ESCOBAR G,MARTINEZ P R,LEYYA-RAMOS J.Analog circuits to implement repetitive controllers with feedforward for harmoniccompensation[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2007, 54(1):567–573.[18]ESCOBAR G,HERNANDEZ-BRIONES P G,MARTINEZ P R,et al.A repetitive-based controller for the compensation of6l±1harmonic components[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008,55(8):3150–3158.[19]MATTAVELLI P,MARAFAO F P.Repetitive-based control for selective harmonic compensation in active power fi lters[J].IEEE Transactions on IndustrialElectronics,2004,51(5):1018–1024.[20]GARCIA-CERRADA A,PINZON-ARDILA O,FELIU-BATLLE V. Application of a repetitive。
基于Multisim的多功能滤波器电路的仿真毕业设计
3.Simulate（仿真）菜单
Simulate（仿真）菜单提供18个电路仿真设置与操作命令，Simulate菜单中的命令及功能如下：
结合Multisim软件能达到搭建电路，仿真分析。达到事半功倍的效果。
1.2研究现状
随着计算机技术和电子技术的发展，电子产品已与计算机技术密不可分，紧紧相连；随着电子产品日益智能化，电路得集成度的越来越高，使新技术新产品的更新周期越来越短。应运而生电子设计自动化技术（EDA），从而使电路研发人员能用计算机来完成电路功能设计、逻辑分析、性能分析、时序测试直至电路板的计算机自动化设计应运而生。
1.3.1 Multisim的主窗口
安装Multisim软件后，单击“开始”→“程序”→“National Instruments”→“Circuit Design Suit 10.0” →“Multisim”选项，启动Multisim10，可以看到图1.1所示的Multisim10主窗口。
图1.1 Multisim 10的主窗口
Open：打开一个己存在的*．msm10、*．msm9、*．msm8、*．msm7、*．ewb或*．utsch等格式的文件。
Close：Байду номын сангаас闭当前电路工作区内的文件。
Close All：关闭电路工作区内的所有文件。
Save：将电路工作区内的文件以*．msm10的格式存盘。
Save as：将电路工作区内的文件另存为一个文件，仍为*．msm10格式。
现在EDA的应用范围十分广泛，涉及机械、航空航天、通讯、电子、化工、矿产、生物、医学、军事等等各个领域。但本文主要针对模拟电路的设计与仿真进行研究。
有源电力滤波器的控制及仿真分析
有源电力滤波器的控制及仿真分析作者：刘毅石信语刘金涛程汉湘张文嘉来源：《科技资讯》 2012年第27期刘毅1,2 石信语1 刘金涛2 程汉湘1 张文嘉2(1.广东工业大学自动化学院广东广州 510006; 2.广东电网公司广州供电局广东广州510620)摘要:介绍了有源电力滤波器的基本工作原理,从双环软启动的控制策略出发,分析了有源电力滤波器的控制过程和实现方法,建立了对应的Matlab仿真模型,并进行了具体的波形分析,达到了预期的结果,验证了有源电力滤波器在电网谐波抑制中的效果。
关键词:有源电力滤波器谐波控制仿真中图分类号:TM6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(c)-0142-03L.Gyugyi等人在1976年提出了采用有源电力滤波器,气质要是有PWM控制变流器所构成的,同时APF有源电力滤波器(Active Power Filter)的概念被确立下来,就是运用可以控制的功率的半导体器件来向电网中注入的谐波电流与原来的谐波电流的幅值要相位相反和相等的电流,同时还要是其电源的总谐波电流呈现出零值的状态,这样才能达到实时进行补偿谐波电流的目的[1]。
APF有源电力滤波器是一种最为新兴的电力电子的装置,主要是运用于补偿无功功率和动态抑制谐波两方面的装置,同时APF有源电力滤波器还可以对无功功率和在频率以及大小上都有着变化的谐波成分来进行补偿的,并且还克服了传统的无源滤波器只能做固定补偿的不足之处[2]。
1 原理及其控制策略1.1 APF基本原理如图1所示为有源电力滤波器原理图,主要由检测及控制电路和主电路两大部分组成。
其中检测及控制电路包含指令电流运算电路、驱动电路以及电流跟踪控制电路。
主电路一般采用的是PWM变流器。
其基本工作原理为通过指令电流在运算电路中检测出了补偿对象电流中的无功和谐波等方面的电流分量,同时还要再次的通过驱动电路和电流跟踪控制电路这两项来得出补偿电流的指令信号,使主电路的PWM变流器产生出了实际的补偿电流。
三相四线并联型有源电力滤波器的仿真及研究——毕业设计 精品
摘 要随着电力电子装置大量的应用到生产生活当中，它们使电能的转换应用变得更加容易，但同时也给电力系统带来了严重的谐波污染。
目前，并联有源电力滤波器(shunt active power filter ，SAPF)已成为无功和谐波动态补偿的有效手段之一。
在三相四线制电力系统中除了无功和谐波需要治理，负载不平衡问题也变得日益突出，因此，本文研究与设计适用于三相四线制下的SAPF 来解决这些问题。
针对三相四线制SAPF 谐波电流检测问题，本文详细的推导基于瞬时无功理论的q p i i -算法，论证它无需改进即可直接应用到三相四线制系统里；选择了滞环比较法作为补偿电流的控制策略；采用了三桥臂变流器作为SAPF 的主电路。
文章的最后，利用 MATLAB/Simulink 软件，搭建了仿真平台，对主电路出线电感参数和软启动方案进行单独仿真分析，证明电感值参数选择的合理和软启动方案可行。
对 SAPF 和所要补偿的系统进行了整体仿真，结果证明在所选参数下，能够对平衡和不平衡非线性负载所带来的谐波有很好的动态补偿效果，对不平衡负载有很好的平衡作用；进而也说明检测方法正确，控制策略得当。
关键词 谐波动态补偿；并联有源电力滤波器；三相四线制；q p i i -算法 MATLAB/SimulinkAbstractWith extensive application of power electronic devices in production and life,they make power energy conversion and application easily, but also lead to the serious harmonic pollution in the power system. At present, the shunt active power filter (SAPF) has been an effective way to dynamically compensate reactive power and harmonic. In addition to these problems, the load unbalance is more and more serious in three-phase four-wire system, therefore, SAPF applied to three-phase four-wire system is researched and designed to solve these problems in this paper.For the harmonic current detection of SAPF in three-phase four-wire system, the q p i i -algorithm based on the instantaneous reactive theory is detailedly derived, and this algorithm is demonstrated it could be directly applied to three-phase and four-wire system without being improved. Hysteresis-band comparison method is chosen as compensation current control strategy. The three-leg converter which has clear division is adopted as the main circuit.At the end of the paper, the simulation platform is built by use of MATLAB/Simulink software. The output inductance parameter and soft-start scheme are simulated respectively. The results prove that output inductance parameter is reasonable and the soft-start scheme is feasible. Then, the integrated simulation for SAPF and compensation system is carried out. Finally, simulation results show that SAPF has a good compensation characteristic for the harmonic produced by the balance and unbalance nonlinear loads, and balances three-phase loads in three-phase and four-wire system. At the same time, simulation results show that harmonic detection method is correct and the control strategy is proper.Keywords ：harmonic dynamic compension ； shunt active power filter ；three-phase four-wire system ；q p i i -algorithm ；MATLAB/Simulink第一章 绪论 (5)1.1 谐波概述及其危害 (5)1.2 谐波抑制强 (6)1.2.1 无源电力滤波器 (6)1.2.2有源电力滤波器 (6)1.2.3 混合型有源电力滤波器 (8)1.3 有源电力滤波器的发展和应用 (9)1.3.1 有源电力滤波器的发展 (9)1.3.2 有源电力滤波器的应用 (9)1.4 本文的研究的意义和内容设置及主要任务 (10)第二章 三相电路谐波及无功电流的检测 (11)2.1 基于瞬时无功功率理论的电流检测方法 (11)2.1.1 瞬时无功理论原始定义及发展 (11)2. 1. 2 瞬时无功功率理论 (11)2. 1. 3 坐标变换 (16)2.2 三相四线制系统中基于瞬时无功功率理论的检测方法 (17)2.2.1 q p - 法检测电流 (17)2．2．2 q d i i -指令运算方法 (17)2.3 谐波分量的处理 (18)2.3.1 对基波零序分量的处理 (18)2.3.2 对基波负序分量和高次谐波分量的处理 (19)2.4 q p -运算方式和q p i i -运算方式的优缺点 (19)第三章 并联型三相四线制补偿电流发生电路方案选择 (20)3.1 三相四线制系统APF 主电路形式和结构选择设计 (20)3.1.1 四相变流器结构形式 (21)3.1.2 三相变流器结构 (21)3. 2 三相四线并联型有源电力滤波器主电路的参数选择 (22)3. 2. 1主电路容量的确定 (22)3. 2. 2 系统开关频率 (22)3. 2. 3电容总电压的选择 (23)3. 2. 4 电容选择准则和参数选择 (24)3. 2. 5 交流进线电感选择准则和参数选择 (25)3.3 电流跟踪控制电路 (26)3.3.1 三角波比较方式 (26)3.3.2 三角波比较方式 (27)第四章仿真 (28)4.1三相四线制不平衡负载的谐波源设计 (28)4.2 谐波电流检测环节的设计 (30)4. 2. 1低通滤波器构成原理 (31)4.2.2 检测 (33)4.3 PWM信号发生模块的建立 (35)4.4 仿真模型的整体结构 (37)4.5 本章小结 (37)第六章结论及展望 (38)6.1本文的主要研究成果及完成的主要工作 (38)致谢 (39)参考文献 (40)第一章绪论从上世纪20至30年代，人们已经注意到了由静止汞弧变流器弓I起的电网电压和电流的畸变问题。
第十一届沈阳科学学术年会优秀论文名单
第十一届沈阳科学学术年会优秀论文名单一等奖序号论文名称作者单位1 超高效液相色谱-质谱联用法分析黄藤素及其主要杂质任乃刚刘永明黄文姝魏晓亮王虹东北制药集团股份有限公司2 奥硝唑氯化钠注射液的制备及工艺优化刘宇李丽张文君焉喜臣陈立江辽宁大学3 论高校智库建设与科研管理改革创新杨文博辽宁大学4 关于降低能源消耗强度提高辽宁省能源利用率的对策建议王青辽宁大学5 试论女大学生心理危机产生原因郑雪滢辽宁大学6 新时代电子文件的法律效用研究李婷婷辽宁大学7 二维码在档案信息化中的应用陶金闫宁辽宁大学8 一种国产预浸料及其复合材料制件性能的研究黄炎田禾孙金萍梁禄忠王志强沈阳飞机工业（集团）有限公司9 MBD技术条件下样板的新应用方静沈阳飞机工业（集团）有限公司10 关于民营企业吸纳大学生就业激励机制的对策建议蔡永鸿熊爽沈阳工学院11 基于协同仿真技术的变频电机谐波分析与抑制于江华白保东陈德志胡召富沈阳工业大学12 热声发电系统电谐振控制器的研究宋孟霖夏加宽齐彬蔚沈阳工业大学13 基于电流波形比较法诊断故障电弧的可靠性分析研究刘振国孙鹏沈阳工业大学14 PWM变频电机轴承电流及抑制技术研究全景白保东王禹刘威峰沈阳工业大学15 变速吹弧气流混沌行为研究罗洪涛刘晓明冷雪沈阳工业大学16 海洋机器人推进电动机外辐射场分析与改善张强安跃军王光玉张宁李良进沈阳工业大学17 基于Delphi多线程的电机测控系统的设计李玥王鸿雪崔皆凡沈阳工业大学18 筒型传感器用于轴的拉力与弯力测量谢青谷洪亮许会沈阳工业大学19 磁悬浮导向系统的模糊自适应分数阶PIλDµ控制策略研究胡庆廖秀义于冬梅李亚飞沈阳工业大学20 数控机床用磁悬浮系统Hopf分岔分析及控制研究朱思佳刘春芳沈阳工业大学21 基于指数趋近律直接驱动的数控转台的自适应二阶滑模控制齐彬蔚陈展琴沈阳工业大学22 阶梯形独立基础外形尺寸的参数化模型类库设计陆海燕邢彤鲍文博沈阳工业大学23 关于提高叶轮在矿浆中承载分析与试验技术的建议高冲王世杰沈阳工业大学24 期望收益率的估计方法简析张晓彤滕永平沈阳工业大学25 促进社会资金流向农村建设的对策建议丁春福高传朋沈阳工业大学26 依托沈阳城市特色提升文化软实力尚菲菲王亚光沈阳工业大学27 积极推动社会力量参与养老服务的对策建议——以沈阳市为例韩越窦晓雅沈阳工业大学28 Z2CN18-10钢激光熔覆镍基合金的研究谭俊哲蒋申柱范灵利刘恒沈阳鼓风机集团29 快速离子氮化工艺研究及应用曲德毅高志强吴哲沈阳鼓风机集团30 大型单轴悬臂水平剖分离心压缩机结构的三维优化设计方法齐智勇沈阳鼓风机集团31 缺损齿轮的逆向测绘和齿面磨损的拓扑分析白伊川杨晖邢蕾史大宽沈阳鼓风机集团32 社会主义核心价值体系内化为当代大学生自觉认同问题探究罗爱军沈阳广播电视大学33 分析实验室高效液相色谱仪的确认于杰张铁杰魏世晨商海军沈阳红旗制药有限公司34 关于沈阳建设东北区域金融中心的对策研究林艳新杨云沈阳化工大学35 城市规划行政执法问题研究宋振玲沈阳化工大学36 关于深入推进反腐倡廉结构体系建设的对策建议黄钰锋刘满福沈阳化工大学37 复杂网络同步理论在智能交通中的应用孙海义李宁闫红梅陈仲堂沈阳建筑大学38 一种基于动态窗口脉冲噪声检测的中值滤波方法胡维哲赵恩良孙丽华沈阳建筑大学39 FRP筋混凝土粘结性能的影响因素孙丽张彧沈阳建筑大学40 不同加强环尺寸下复试钢管混凝土柱与钢梁空间节点的抗震性能研究陈谦朱绍杰徐亚丰沈阳建筑大学41 浅析沈阳特色街区的保护与建设策略马雪梅刘健赵巍沈阳建筑大学42 沈阳商业步行街安全疏散问题分析研究穆存远王剑沈阳建筑大学43 钛基PbO2电极降解淀粉废水的实验研究赵银平胡俊生沈阳建筑大学44 镉污染鸡粪电动修复试验研究肖琳胡俊生沈阳建筑大学45 校企合作教育对大学生就业的推动和促进*——以沈阳农业大学畜牧兽医学院校企合作教育为例王小栋王刚沈阳农业大学沈阳师范大学46 积极促进沈阳市房地产市场发展的对策建议王佳佳赵慧娥赵飞代平沈阳师范大学47 沈阳市城镇化进程中农民工社会保险政策构建策略张勇沈阳师范大学48 新型城镇化背景下的沈阳城乡协调发展政策研究刘治国沈阳市规划设计研究院49 可调节式压型胎具的工艺研制与应用聂万隆郝建国张东波沈阳透平机械有限公司50 烧伤创面分泌物细菌菌群及耐药性分析王岚吴怡刘新牟均沈阳医学院51 发展电商物流促进沈阳电子商务示范城市建设孙鸿炜中共沈阳市委党校52 关于对我市信用体系建设现状的思考与建议宇光中共沈阳市委党校53 关于加快推进农村社区服务体系建设的对策建议李力中共沈阳市委党校54 关于加强与改进城管执法能力的对策建议韩轶中共沈阳市委党校55 应对网络群体性事件的制度机制与策略方法探究赵颖萍中共沈阳市委党校二等奖序号论文名称作者单位1 我国信息网络企业商业秘密保护与管理的现状不足与对策毛牧然杜仪红东北大学2 超临界流体抗溶剂法制备超细微粒的原理及应用周平康健东北制药集团股份有限公司3 左卡尼汀注射液的研制王丽君王静东北制药集团股份有限公司4 整肠生的作用机制及临床应用陈伟彭勃李雪龙东北制药集团股份有限公司5 HPLC法测定盐酸度洛西汀片的含量任乃刚刘永明黄文姝东北制药集团股份有限公司6 长春西汀残留溶剂方法开发冯文宇朱晓琼李佳阳东北制药集团股份有限公司7 如何调动MTI研究生投身科技英语翻译的能动性卜育辽宁大学8 协调中小企业薪酬管理与大学生就业之间关系的对策赵研王波辽宁大学9 美国个人信用档案对我国人事档案发展的启示王玲辽宁大学10 沈阳市科技型中小企业技术创新模式设计研究企业技术创新课题组辽宁大学日本研究所11 沈阳民生服务业现状及发展对策研究李雪欣吴维军辽宁大学商学院辽宁装备制造职业技术学院12 促进农村专业合作组织发展的财政政策建议—以辽宁省为例侯荣娜辽宁社会科学院13 关于创新网络虚拟社会治理体制的对策建议陈东冬辽宁社会科学院14 基于DSP的孤立词语音识别系统在汽车导航中的应用郭莉莉王迪常玲沈阳城市建设学院15 光纤通信在XX雷达信息终端的设计实现奚家鹏沈阳飞机工业（集团）有限公司16 QSJ-7型气动钣金快速成型机的研制宋宝炜耿秋颖王思聪沈阳飞机工业（集团）有限公司17 钣金类成形零件逆向工程设计总体思路的探索杨贺森沈阳飞机工业（集团）有限公司18 论国内航空钣金零件转包生产与发展咸阳高乐吉李辉金妍沈阳飞机工业（集团）有限公司19 变频驱动电机轴电压轴承电流研究王禹刘威峰王晓川白保东沈阳工业大学20 高温潜游电机的设计及其性能分析陈冲沈阳工业大学21 关于换流变压器直流偏磁形成机理及一种新型抑制措施的研究陈志伟白保东陈德志沈阳工业大学22 基于BP神经网络和遗传算法的电动汽车电机优化设计任明旭邸亚男李勇施艳春沈阳工业大学23 逆变器输出滤波器对电源利用率的影响夏加宽刘力夫沈阳工业大学24 特高压磁饱和式可控电抗器谐波分析马闯白保东王青朋沈阳工业大学25 一种简化永磁电动机最大转矩/电流控制方法研究张炳义朱扣成王帅李晓军沈阳工业大学26 永磁直线电机模糊扰动补偿控制研究张杰王丽梅沈阳工业大学27 永磁直线同步电机直接推力控制程兴民王丽梅沈阳工业大学28 新型真空灭弧室凹状纵向磁场的分析刘黎明孙鹏沈阳工业大学29 绕线转子自起动永磁电机起动特性研究张炳义阎德宝李庆旭冯桂宏沈阳工业大学30 关于变频器谐波治理现状与抑制方法的研究于江华白保东陈德志胡召富沈阳工业大学31 LabVIEW采集卡驱动相关问题研究卢静谷洪亮许会沈阳工业大学32 电梯门机无位置传感器控制系统硬件电路的设计杨霞曹兴生沈阳工业大学33 全方位下肢康复机器人逆运动学研究陈勃帆杨俊友王硕玉白殿春沈阳工业大学34 一种全方位移动型下肢康复机器人的L2增益轨迹鲁棒跟踪控制侯澈杨俊友王硕玉白殿春沈阳工业大学35 基于ADAMS和MATLAB的下肢康复机器人扰动抑制分析刘洋白殿春沈阳工业大学36 基于免疫重复控制的数控机床用高频进给直线伺服系统杜昭童刘春芳沈阳工业大学37 平行耦合微带线带通滤波器的设计与优化赵柏山仇晓琳沈阳工业大学38 一类平滑自适应蚁群算法的设计与实验王艳红徐光磊张叶红沈阳工业大学39 沈阳市养老服务业的发展对策建议韩越李楠沈阳工业大学40 中国信息服务业FDI技术溢出效应实证研究袁峰李姗姗邱爱莲沈阳工业大学41 应用物联网促进沈阳机电产品外贸转型发展探析孟祥铭隋欣沈阳工业大学42 国际贸易视角下各国人口红利空间外溢效应对中国经济增长的影响研究陈晶沈阳工业大学43 关于提高沈阳城镇化发展质量的对策建议刘芙陈昕沈阳工业大学44 35CrMoV材料渗氮层深金相法的测定蒋申柱赵帅沈阳鼓风机集团45 承压环断裂失效分析朱丽红蒋申柱沈阳鼓风机集团46 固溶处理温度对SAF 2507双相不锈钢显微组织的影响陈炜陈丽娟于广义沈阳鼓风机集团47 20万吨/年烷基化装置硫酸循环泵研制苑克文沈阳鼓风机集团48 湖北黄冈500万方/天LNG甲烷压缩机组低压缸径向轴承的设计与应用王飏郑志国王兴伟臧晓萍沈阳鼓风机集团49 沈鼓气化炉制造工艺技术周大坤王雨张世鑫李英博张海龙沈阳鼓风机集团50 关于加强立法构建长效监管机制保障沈阳市食品药品安全的建议王旭刘畅范治斌沈阳广播电视大学51 关于社区管理模式优化的对策建议刘畅王丰王旭沈阳广播电视大学52 青少年健康人格的培养崔丹沈阳广播电视大学53 小儿胃宝丸工艺及设备改进研究詹杰商海军沈阳红旗制药有限公司54 近年来阿克伦大学橡胶合成研究综述黄鑫龙滕雅娣沈阳化工大学55 一种全方位移动型下肢康复训练机器人的研制姜莹郭小萍赵娟平沈阳化工大学56 冷却塔的振声分析与噪声控制刘欢王健李金凤郭烁张琳琳王庆辉沈阳化工大学57 创新驱动发展战略下“卓越计划”人才自主创新能力的培养刘春艳沈阳化工大学58 服务于辽宁省区域经济发展的外语教育规划研究崔晗沈阳化工大学59 官员腐败防范机制的顶层制度设计研究蔡东航刘满福沈阳化工大学60 深入推进大学生廉政文化建设路径思考谭林董海浪马丹凤沈阳化工大学沈阳工程学院61 从品牌生命周期的视角分析沈阳老字号品牌价值提升的对策石蕊焦争昌沈阳化工大学科亚学院62 民营企业吸纳大学生就业激励机制研究焦争昌石蕊沈阳化工大学科亚学院63 推广生物质能，促进节能减排，实现可持续发展王志美马立强裴锐赵丹金瑟沈阳计量测试院64 高性能智能传感元件——FBG封装方法研究李闯孙丽陈晓丹张嫚陈守磊沈阳建筑大学65 不同轴压比对超早强复合纤维混凝土柱抗震性能研究吴睿骁孙长征沈阳建筑大学66 基于地域文化的城市道路景观设计浅析陈畅沈阳建筑大学67 既有老旧混凝土结构检测方法及其经济适用性分析顾庆云孙丽李闯陈晨张曼沈阳建筑大学68 氯盐环境下混凝土的寿命预测研究孙丽汪清海王世光张彧沈阳建筑大学69 软土地区基坑边坡锚索的电化学加固试验高文举王宁伟韩舰辉白小航沈阳建筑大学70 性能优良的结构振动控制装置--形状记忆合金阻尼器陈晓丹孙立晔李闯张嫚沈阳建筑大学71 我国集约化养殖畜禽粪便主要成分现状分析肖琳胡俊生沈阳建筑大学72 生物膜电极在废水处理中的应用赵银平胡俊生沈阳建筑大学73 关于加强高校内部审计的思考赵新宇佟怡伶刁春荣沈阳建筑大学74 沈阳市国有企业董事会的现状与治理对策阚迪沈阳建筑大学75 我国建筑业“民工荒”的原因和对策分析李鹏程项英辉沈阳建筑大学76 关于提高沈阳商业老字号品牌价值的对策建议李菲韩伟沈阳建筑大学77 基于学科博客的高校图书馆学科化服务模式探讨祁宁沈阳建筑大学78 故事漫画的魅力及其国内的发展研究周越赵明沈阳建筑大学79 2010年我国教育效能研究现状及对沈阳市的启示郑弘孙河川沈阳师范大学80 解析美国最新教育进步评价中的语文阅读评估指标杨志明孙河川沈阳师范大学81 城市家庭早期亲子阅读的调查研究刘彦华韩絮徐文文陶翠萍沈阳师范大学82 沈阳老工业城市整体意象保护模式探讨韩福文何军张丽沈阳师范大学抚顺职业技术学院83 基于台湾农民创业园规划对沈阳都市农业园区建设的启示孙鑫林梦蝶沈阳市规划设计研究院84 推进沈阳经济区一体化发展，推动沈阳国家中心城市建设刘治国沈阳市规划设计研究院85 北方生物反应堆内置式开沟刀具的研制杨戈沈阳市农业机械化研究所86 环二鸟苷酸与铜绿假单胞菌形成生物膜的相关性研究王岚刘新吴怡方芳沈阳医学院87 突发群体性事件预警机制研究李雪中共沈阳市委党校88 完善政府社会治理的对策建议赵涟漪中共沈阳市委党校89 浅议石渠阁李玲蒋学军中国建筑东北设计研究院有限公司90 对开齿轮工艺过程中的变形与控制分析卢胜奎郭春凤中国有色（沈阳）冶金机械有限公司三等奖序号论文名称作者单位1 关于争取国家养老产业综合改革试点的对策建议郑红东北大学2 制药设备换热器的结构优化设计王文东张燕东北制药集团股份有限公司3 新旧版药品GMP的比较与启示高铁民东北制药集团股份有限公司4 我国中药新剂型与新技术的现代化研究综述王雅倩刘淼东北制药集团股份有限公司5 浅谈麻醉药品运输过程的风险管理孙长海何新东北制药集团股份有限公司6 不同成分之间存在配伍变化制剂的探讨胡太兴李清东北制药集团股份有限公司7 DY杆菌发酵工艺的研究杨文峰东北制药集团股份有限公司8 科博肽含量测定方法研究罗志冬东北制药集团股份有限公司9 GC法测定乙酰左旋肉碱盐酸盐残留溶剂朱晓琼冯文宇刁恩德东北制药集团股份有限公司10 抗菌药物的药物代谢研究进展刘晓辉东北制药集团股份有限公司11 低含量替代高含量二异丁基铝氢生产卡前列甲酯的工艺研究刘晓辉刘亚洲孔戈东北制药集团股份有限公司12 油罐静电火灾的产生及预防方法张晨辽河油田公司特种油开发公司13 三箭齐发促进科技型中小企业健康发展刘建华冯俊平辽宁大学14 深入推进医疗服务规制改革的对策建议韩蕾辽宁大学15 关于转变政府职能推动政府购买公共服务的对策建议何星蓉辽宁大学16 浅析城市记忆工程功能定位周卓辽宁大学17 对档案中介机构发展与立法的反思王璐瑶辽宁大学18 推进沈阳现代建筑产业化障碍及对策研究陈勇刘坤辽宁大学商学院辽宁城市建设职业技术学院19 先进技术在现代新型住宅小区的综合应用王连阁辽宁路通化工有限公司20 关于加强农业文化遗产保护和利用的对策建议董丽娟王丽坤辽宁社会科学院21 我市旅游应走与演艺结合的发展之路李阳辽宁社会科学院22 实施滴灌技术研究与生产应用高晶柱谭秀英柳玉梅彭贵喜辽沈地区农业工程创新团队法库县农业机械化技术推广中心23 浅析家庭建档在新形势下的重要性梁佳赢沈河区南塔街道办事处24 民办高校思想政治教育工作面临的挑战与对策张丽沈阳城市建设学院25 建设可持续发展生态城市的对策建议于英明徐路路沈阳城市建设学院26 论绿色交通在城市可持续发展中的实现途径潘红沈阳城市建设学院27 论信息技术在城镇协调发展中的应用胡海兵安卫华沈阳城市建设学院28 飞机某部件便携式三坐标测量仪坐标对齐方法研究孟翔鹏刘冠一邵严杰沈阳飞机工业（集团）有限公司29 基于CATIA的负实体仿刀具切割建模管策沈阳飞机工业（集团）有限公司30 某型机钛合金框的工艺方案改进石海沈阳飞机工业（集团）有限公司31 逆向工程在建立飞机零件模型中的应用苏力德沈阳飞机工业（集团）有限公司32 移动式真空压力检测装置金光云刘天冬沈阳飞机工业（集团）有限公司33 推进节能减排，加快节能低碳产业发展提升全社会生态文明水平党咨文安玉兴尹健沈阳工程学院34 PWM变频驱动系统传导共模EMI对电机轴承影响的预测与抑制陈志雪白保东王禹沈阳工业大学35 磁饱和式可控电抗器振动噪声的多物理场耦合研究王青朋马闯白保东沈阳工业大学36 高速感应电动机的电磁设计与特性仿真李玉超王代睿王聪沈阳工业大学37 双馈感应电机风力发电系统的直接功率控制王代睿李玉超边学良沈阳工业大学38 一种新型微弧氧化电源的研制周镇领王俭李海波张微沈阳工业大学39 一种新型智能接触器的动态特性研究曹正第宗鸣董天宇王振芹沈阳工业大学40 永磁同步电机矢量控制与直接转矩控制方法的比较研究李慧冯桂宏李晓军沈阳工业大学41 单相永磁同步电动机电容最佳匹配与起动性能分析吴成龙安跃军许晓辉陈崇飞沈阳工业大学42 电动助力转向用无刷直流电机的研究国明宇夏加宽沈阳工业大学43 电网频率低频减载策略的研究关新王聪谭骏沈阳工业大学44 基于指数趋近律的永磁直线电机二阶滑模控制陈展琴孙宜标王丽梅齐彬蔚沈阳工业大学45 旋磁真空灭弧室磁特性分析于德恩刘晓明沈阳工业大学46 永磁直线同步电机磁阻力分析与优化设计王欢朴海顺何超沈阳工业大学47 单稳态永磁操动机构控制器电路的研究侯春光任欢欢曹云东沈阳工业大学48 基于正交设计试验方法的铁路信号继电器吸合时间的多因素影响研究孙宏杰曹云东王贝贝沈阳工业大学49 铁路信号继电器电磁系统的动态特性仿真分析王贝贝曹云东孙宏杰沈阳工业大学50 基于变频技术的旋转滤网控制方法郑己高东云宁益丹孙显龙沈阳工业大学51 基于ADAMS的车辆主动安全控制的综述王亚楠丁惜瀛王春强李琳沈阳工业大学52 基于模糊自适应PID控制的微创血管手术机器人驱动器控制研究任成一朱国昕沈阳工业大学53 介入手术导管机器人系统的模糊PID控制游健康任成一沈阳工业大学54 RFID技术在离散型产品装配线上的应用及建议陶建赵清沈阳工业大学55 磁悬浮系统与其控制在精密工程领域的应用综述齐彬蔚沈阳工业大学56 基于ＲＳＳＩ与ＴＤＯＡ的移动节点定位算法李晖孙长健沈阳工业大学57 物联网在汽车企业物流流程中的应用研究钟双双赵清沈阳工业大学58 模糊CMAC神经网络的研究孙伟王丽梅沈阳工业大学59 车辆视觉导航中道路检测算法研究刘天辉李飞沈阳工业大学60 生命体征无线智能检测仪侯强高月舒皖森沈阳工业大学61 质量控制方法在汽车零部件生产企业的应用研究史潇函赵清沈阳工业大学62 基于城镇化背景的农村基层组织权力监督的思考丁春福王丹沈阳工业大学63 基于改进蚁群算法的装配线平衡研究蔡晓龙张新敏沈阳工业大学64 沈阳快递服务业发展的对策与建议谢连禹赵清沈阳工业大学65 关于规范沈阳快递服务业的对策建议蒋丹沈阳工业大学66 关于进一步改善沈阳市投资软环境建设的对策建议陈雪阳沈阳工业大学67 提升东北区域金融核心区地位与发展水平的对策建议朱天星高丽峰王赫张婷沈阳工业大学68 “虚君共和”与毛泽东经济管理体制改革——论毛泽东向地方分权思想杨乃坤姜旭升沈阳工业大学69 关于加快小城镇建设推进城乡一体化建设步伐的对策建议刘芙金春梅沈阳工业大学70 论我国高新技术产业法律问题研究李庆海李君冉沈阳工业大学71 民主革命时期毛泽东工业化思想研究杨乃坤胡文蕙沈阳工业大学72 基于Modbus/TCP协议的风电厂远程监控软件设计肖一卓沈阳鼓风机集团73 ASMEA576与WB36异种材料焊接工艺研究李刚赵博刘恒朱柏华沈阳鼓风机集团74 特殊防腐焊接机壳制造工艺研究与应用郝建国聂万隆贾铭浩王文博沈阳鼓风机集团75 BX系列连杆螺栓紧固力距研究经克光黄成宝沈阳鼓风机集团76 德国萨尔曼150镗床镗杆弯曲变形机理及修理探讨李杰夫沈阳鼓风机集团。
一种电调谐带通滤波器的仿真和设计
一种电调谐带通滤波器的仿真与设计许昌盛周宇松周晨阳西南电子电信技术研究所上海分所摘要：在现代接收机设计中，采用电调谐选频技术可以很大程度上改善接收机的选择性。
本文介绍了一种采用微带梳状线形式的电调谐带通滤波器的设计原理，并通过采用ADS软件进行建模和仿真设计，实现了低插入损耗、高选择性的窄带电调谐滤波器。
关键字：电调谐，微带，滤波器，ADS仿真The Simulation and Design of A Electronically tunable Bandpass FilterXu Changsheng,Zhou Yusong,Zhou ChenyangShanghai branch,South-West Electronics and Telecommunications InstituteAbstract: In design of the modern receiver , the electronically tunable filter notably improves the selectivity . This paper begins with the introduction of the fundamental characteristics and the design procedures for electronically tunable stripline combline bandpass filter . Subsequently ,the model is built up and simulated using ADS , achieve a narrow bandwdith electronically tunable bandpass filter with low insertion loss and high selectivity.Key Words: electronically tunable, stripline, filter,ADS simulation1 引言目前，超短波频段的电磁环境不断恶化，各种军用和民用信号，如移动通信信号、广播电视信号、飞机导航信号和雷达信号等，造成无线频谱相当拥挤，对信号接收形成很大干扰。
双调谐滤波器的参数计算及仿真研究
由图 2(a)得出双电感并联型双调谐滤波器的总的 阻抗为：
1 ) sC2 1 Z ( s) = + sC1 sL + ( sL + 1 ) 2 1 sC2 sL2 • ( sL1 +
当 Z ( s ) = 0 时，电路发生串联谐振，即
(3)
(2) 即双电感并联型双调谐滤波器的参数等效为：
C1 ' = C1 L1 ' =
图 9 滤波后 A 相系统侧的各次谐波电流含量
通过图 4 和图 8 对比可以看出新型双调谐滤波器 投入之后 A 相系统侧的电流 IFa 为比较标准的正弦 波， 滤波器很好地抑制了 5 次和 7 次谐波电流。 经 FFT 分析得出此时 A 相交流侧电流 IFa 中的基波、5 次谐 波和 7 次谐波的含量如图 9 所示，5 次和 7 次谐波电 流分别占基波电流的 1.62%、 0.72%， 其中基波电流的 损耗为 0.5%。 仿真结果表明，滤波器未投入之前，5 次和 7 次 谐波占较大比重，安装新型双调谐滤波器之后，得到 新型双调谐滤波器达到了较好的滤波效果。
ω0 =
同样可得到双电容并联型双调谐滤波器的参数 等效为：
1 C2 ( L1 + L2 )
(5)
式（4）由韦达定理定理可得：
C12 L1 ' = L1 , C1 ' = ， C1 + C 2 L2 (C1 + C 2 ) 2 C1C 2 ，C2 ' = 。 L2 ' = 2 C1 + C 2 C1
假设系统含有 5 次和 7 次谐波,可以设计出传统双 调协滤波器的参数为：
（b） 图 1 传统双调谐滤波器结构图和频率阻抗特性曲线
1 新型双调谐滤波器参数设计
1120 基于改进重复控制器的有源电力滤波器控制策略
0 引言
随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子 装置被广泛应用，导致电力系统谐波污染日趋严 重，影响着电网和电气设备的安全经济运行[1]。有 源电力滤波器(Active Power Filter, APF) 通过向电 网注入补偿电流来抵消负载产生的谐波电流，是一 种动态的、灵活的谐波抑制解决方案[2-4]。 APF 对周期性参考信号进行跟踪，由于参考信 号包含各次谐波， PI 控制器难以取得满足要求的控 制精度，而采用静止坐标系下的比例谐振控制器 (Proportional Resonant, PR)计算量非常大， 计算导致 [5] 的延时将导致控制精度下降 。重复控制是针对周 期性参考信号的高精度跟踪系统而提出的控制方 法，可以通过重复控制提高 APF 的控制精度[6-8]。 国内外学者提出了多种基于重复控制的 APF 控制 方法， 文献[9]首次将数字化嵌入式重复控制器应用 于 APF 的控制系统， 并详细分析了重复控制器的稳 定性；文献[10]提出了基于 PI 控制和重复控制并联 结构的电流控制方法， 利用重复控制提高 APF 的稳 态精度，通过 PI 控制保证 APF 的动态性能；文献 [11]采用预测算法补偿重复控制器的控制量输出延 时，提高了重复控制器的动态性能。以上文献给出 了 APF 控制中数字化嵌入式重复控制器的结构和 设计方法，本文在此基础上，针对重复控制器设计 过程中稳定性和控制性能难以兼顾的问题，提出了 基于 IRC 的 APF 控制策略。利用鲁棒控制思想， 在重复控制器的延时环节中引入零相位低通滤波
可见， 电源侧谐波电流 is(s)由电源谐波电压 es(s) 和负载谐波电流 il(s)共同决定，通常电源谐波电压 es(s)较小，可以忽略其影响。因此，可以通过控制 GAPF(s)将 is(s)控制在满足电网要求的范围内。 为简化设计，采用 Clark 变换将三相 APF 系统 变换成两相电路， 并以状态空间平均法 APF 进行建 模。在两相静止坐标系 α-β 下，APF 的输出电流为 iα,iβ，逆变桥臂电压为 uα,uβ，接入点电压为 eα,eβ。设 变量 x 在控制周期 Ts 内的平均值为 x ，忽略 APF 则输出滤波器 的桥臂损耗和高次谐波滤波支路 Cf， 的等效电感 Lf 为 Lf= Lf1+Lf2。根据图 1，APF 的数 学模型为 Lf d ik = uk − ek − Rik dt k = α,β (5)
基于自适应理论谐波检测的电气化铁路有源滤波器仿真研究
基于自适应理论谐波检测的电气化铁路有源滤波器仿真研究王艳姣;陈保平;袁瑞雪;张守梁【摘要】随着我国电气化铁路进程的不断推进,所带来的电能质量问题日益严重,主要表现为负载电流中谐波电流和无功电流含量高,不仅会损坏电气设备、影响电力机车正常运行,还会对电网造成严重危害.本文针对以上问题,研究了适用于电气化铁路谐波补偿的混合型有源电力滤波器.本文分析有源滤波器的基本原理,结合电气化铁路负荷特性确定了有源电力滤波器(APF)的拓扑结构;研究了自适应谐波检测算法,利用MATLAB建立了电力机车电流源模型,并对谐波检测算法进行仿真;分析了控制策略,采用直流侧电压控制方法;对整个混合型APF系统进行了仿真,证明其具有良好的谐波补偿性能.【期刊名称】《石河子大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(036)001【总页数】7页(P114-120)【关键词】电气化铁路;有源滤波器;自适应谐波检测;控制策略;MATLAB仿真【作者】王艳姣;陈保平;袁瑞雪;张守梁【作者单位】石家庄铁道大学,河北石家庄050043;石家庄铁道大学,河北石家庄050043;石家庄铁道大学,河北石家庄050043;石家庄铁道大学,河北石家庄050043【正文语种】中文【中图分类】TM714电气化铁路具有安全经济、运输能力优越以及便于自动化控制等优点，在我国经济社会的发展中发挥了重要的作用。
但是，电力机车本身没有动力，而是采用27.5 kV单相工频交流电供电，相当于大功率单相整流负载，造成了电力机车在运行过程中会产生大量的谐波和无功电流、电压闪变、频率不稳、设备损害等众多问题，这不仅对电力系统整体造成恶劣影响，而且严重威胁着电气化铁路自身的运行安全。
因此，亟需一种经济、高效率的治理方案来改善电气化铁路的电能质量。
针对电气化铁路的谐波和无功电流问题，目前治理方案主要包括改变电力机车的整流方式或者是对谐波电流、无功电流进行补偿2种方法，其中对谐波电流、无功电流进行补偿的方法应用更加广泛。
无源滤波器的设计及仿真研究解析
无源滤波器的设计及仿真研究摘要由于大量非线性电力负荷的增加，给电网的正常运行带来了功率因数降低、电磁干扰和谐波污染的问题。
功率因数过低，将会导致大量的电能浪费、设备利用率降低和电压偏差过大等；谐波电流的存在，则会引起波形畸变、电力设备基波负载容量下降和电力装置产生谐振等严重问题，有的电力系统甚至引起电力设备损坏事故。
文章介绍了无功补偿的必要性以及谐波的产生与危害性，指出无功补偿和谐波治理装置的现状，并结合具体案例做出了相关分析。
关键词：电网无功补偿谐波治理引言随着全球工业化进程的不断加快。
对地球环境的污染和破坏也空前加剧。
为此，在全世界范围内掀起了环境保护的高潮。
当今时代是高度强调环境保护和生态保护的时代，这是全球全人类和全社会的共识。
电力系统也面临着污染，公用电网中的谐波电流和谐波电压就是对电网环境最严重的一种污染。
电力电子装置就是公用电网中最主要的谐波源，随着电力电子装置的应用日益广泛。
电网中的谐波污染也日趋严重。
电网谐波对电气设备的正常运行危害很大，它可导致电容器过流损坏，电动机力矩不稳，继电保护装置误动作，计算机等敏感电器发生功能错误。
本文的内容安排如下：第一部分介绍了本课题的研究背景，无功补偿和谐波治理的意义以及无功补偿装置与谐波治理装置的现状。
第二部分介绍了无源滤波器的设计方法。
第三部分结合工程实际，给出了某大型冶金企业谐波治理与无功补偿的两种方案，并对其中一种方案进行了仿真。
最后，针对两种方案比较其优劣。
第一章无功补偿与谐波治理的意义和现状无功补偿和谐波治理是涉及电力电子技术、电力系统、电气自动化技术、电工理论等领域的重大课题，由于电力电子装置应用日益广泛，谐波和无功问题引起人们越来越多的关注。
同时，也由于电力电子技术的飞速进步，在谐波治理和无功补偿方面也取得了一些突破性的进展。
一、无功补偿与谐波治理的意义无功补偿与谐波治理都与供电系统的电能质量密切相关。
谐波治理本身就属于改善电能质量的范畴，而无功补偿装置在补偿负荷或系统无功功率的同时也直接调节了系统电压，在一些枢纽变电站利用电力电容器和相控电抗器及现代电力电子控制技术组成的静止无功补偿器（SVC）直接作为电压调控的手段，由于其响应迅速调控精准，工程应用十分满意。
复数滤波器及其自动频率调谐电路设计
复数滤波器及其自动频率调谐电路设计复数滤波器及其自动频率调谐电路设计近年来，随着CMOS技术的快速进展，越来越多的射频接收机采纳单芯片设计以减小功耗和成本.其中零中频和低中频结构是两种比较流行的射频接收机结构，零中频接收机由于受到直流失调，闪烁噪声等因素的影响限制了性能[1].在电路设计时需要额外的电路来消除这些影响，这无疑增加了系统的复杂度和功耗.相比较而言，低中频接收机没有这些因素的影响，因此得到广泛的应用.但低中频接收机存在镜像干扰，需要对其进行按捺[2].摘要：基于0.18 μm CMOS工艺，设计了一款高频GmC复数滤波器，该滤波器的中心频率达到46 MHz，在20 MHz的通带内的平坦度小于0.36 dB，能够实现98 dB的镜像按捺，以及28 dB的带外按捺.滤波器工作在1.8 V电源电压下，消耗的电流小于7.9 mA.为了纠正滤波器的频率，提出了一种基于积分器和数字电路的频率调谐方法，该调谐电路在调谐完成后会自动关闭，实现了零功耗，特殊适合低功耗的应用.仿真结果表明调谐误差小于±1.5%.要害词：滤波器,调谐,仿真,GmC通常在混频器之后接入有源复数滤波器，实现对镜像暗号的按捺.有源滤波器主要分为ActiveRC和GmC两种.ActiveRC滤波器在稳定性、动态范围及灵敏度等方面有必定优势，但在频率较高的情况下，其对运放的单位增益带宽有很高的要求，这极大地增加了功耗和面积，因此ActiveRC滤波器不适合高频应用[3].GmC复数滤波器由于其开环特性，功耗低，则适合高频应用.然而，GmC滤波器对CMOS工艺偏差和温度极其敏感，这影响了滤波器的频率正确度，频率偏差最大可以达到20%～50%，在绝大多数情况下这是不认可的.所以，对于集成有源滤波器，通常还需要设计频率自动调谐电路，以补偿由于工艺偏差、温度变化等因素带来的滤波器频率参数的变化[ 4-6].湖南大学学报(自然科学版)20XX年第8期曾健平等：一种46 MHz GmC复数滤波器及其自动频率调谐电路设计对于GmC复数滤波器，非理想效应影响滤波器的性能：寄生电容限制了中心频率和带宽;运算跨导放大器(OTA)有限的输出阻抗影响增益;寄生极点零点影响滤波器的稳定性和平坦度;这些都限制了GmC复数滤波器在高频场合的应用.日前，GmC复数滤波器主要应用在中频为20 MHz以下的接收机系统中，对于中频大于20 MHz的应用罕有报道.本文针对系统对高中频、宽带、高平坦度、高镜像按捺和带外按捺以及低功耗的要求，提出了一种中频为46 MHz的GmC复数滤波器，探讨了高中频、宽带、高平坦度和低功耗复数滤波器的设计方法. 1复数滤波器结构本文中复数滤波器由七阶梯形低通滤波器组合而成，这种结构的优势是滤波器灵敏度低，元件值的变化对滤波器的通带特性影响较小.七阶梯形低通滤波器原型如图1所示，为了得到有源滤波器，需将这里的3个电感和2个电阻分别用跨导和电容进行等效替换.其等效替换公式为：L=C/G2mL.(1)电阻可以用跨导进行等效，其等效替换公式为：R=1/GmR.(2)本文设计的七阶GmC复数滤波器，如图2所示.图2中，GmC的作用是将输入的电压暗号转变为电流暗号，Gmif的作用是对低通传递函数进行线性频移.中心频率的表达式为：ωif=Gmif/C.(3)为知道决工艺和温度变化对滤波器中频和带宽带来的影响，滤波器设计成可调谐的.由滤波器的频率关系可知，通过调谐GmC和Gmif来调谐中频和带宽，也可以通过调谐电容C的值来进行调谐.前者由于其调谐范围小，故应用受到必定的限制[7-8].本文采纳调谐电容的方式进行频率调谐.所有的电容皆设计成如图3所示的6 bit电容阵列，通过6 bit开关操纵接入到电路的总电容来调谐滤波器的频率.2线性跨导和共模反馈在高频的应用中，有源滤波器的相位错误在极点和零点频率处尤为敏感.在实际应用中，寄生极点至少应为滤波器截止频率的100倍[9]，这对OTA的设计提出了很高的挑战.为知道决上述问题，提出了一种OTA，如图4所示，该OTA在暗号主通路上没有多余的内部节点，其寄生极点可以设计得很高，适合高频应用.同时在输入管源级跨接两个偏置在线性区的MOS管来提高线性度[10].图4中，M1～M4 构成跨导单元，其总跨导gm可表明为：gm=io1-io2Vd=21/gm1+1/gm2+rds3‖rds4.(4)式中：gm1和gm2分别为M1和M2的小暗号跨导;rds3和rds4分别为M3和M4的小暗号源漏电阻.由于M3和M4工作在线性区，rds3和rds4可由公式(5)给出：rds3=rds4=12k3VGS1-Vtn. (5)当输入电平升高时，rds3和rds4减小，正好趋向于抵消gm1和gm2的减小.因此能够维持总跨导的恒定.假设：k1，k2，k3，，ki=μnCox2WLi.(6)则总的等效跨导可表明为：gm0=4k3k1+4k3k1Iss. (7)不同的k1/k3，跨导有不同的线性度[11].按照实际情况，往往需要在线性度和功耗间进行折中.为了降低功耗，本文选择k1/k3=2，以获得足够的线性度.在±100 mV的输入暗号变化下，跨导值变化小于2.3%.全差分跨导能够按捺偶次谐波，具有够高的电源按捺比.但需要共模反馈电路稳定其输出电平，图4中虚线部分为共模反馈(CMFB)电路.该电路通过M11，M14检测跨导单元输出共模电平的变化.若共模电平升高，则流过M11，M14和M18的电流增加，由于M11和M12，M13和M14分别共用一个电流源，因此流过M17的电流减小，流过M9，M10的电流同时减小，从而减小了共模电平，稳定了输出.3频率纠正实际应用中，工艺偏差和温度的变化都会影响滤波器的性能.这种影响主要表现在中心频率和带宽的偏差，仿真的结果表明，在最恶劣的情况下，中心频率偏差高达50%.要解决这个问题，一是要求滤波器本身是可调谐的; 二是要有频率自动调谐电路来纠正频率偏差.基于PLL的频率调谐技术是一种常用的自动频率调谐技术，通过将VCO的振荡频率锁定到参考频率来纠正复数滤波器的中心频率和带宽[12].这种技术虽然精度高，但存在几个缺点：1)VCO的起振条件不好满足，且VCO的振荡暗号反馈到暗号通路会增加暗号噪声; 2)调谐电路须一直工作，增加了功耗; 3)环路滤波器会占用较大的芯片面积.为了幸免上述问题，本文提出了基于积分器和数字电路的频率自动调谐技术，该电路在调谐完成后会停止工作，不消耗功耗，适合低功耗应用.如图5所示，OTA和电容阵列接成有损积分器的形式，其单位增益频率为fu=Gm/2πC，假设输入的参考暗号为vref=Asin (2πfreft)，则积分器的输出为：v0=fufrefAcos2πfreft. (8)然后通过幅度检测电路对积分器的输出和输入暗号分别进行幅度检测，得到两个幅度值通过比较器后产生比较误差，进而驱动双向计数器进行计数.计数器的输出同时操纵积分器和滤波器中的电容阵列来改变积分器的单位增益频率fu，以及滤波器的中心频率和带宽.如此循环，直到比较器的输出为零，此时积分器的输出和输入暗号的幅度相等：fu=Gm/2πC=fref.(9)由式(9)可知，此时积分器的单位增益频率被纠正到了参考频率.由于积分器的OTA和电容阵列均与滤波器中的相同，因此滤波器的中心频率也被纠正到参考频率.调谐完成后使能暗号变为低电平，调谐电路关闭.4版图和仿真本文滤波器原型为切比雪夫I型，这种滤波器的频率响应曲线在通带内有等幅的纹波.设波纹大小为αpass，截止频率为ωpass，则要在带外频率ωstop处实现大于αstop的按捺需要的最小阶数为：n≥log10(Ka+K2a-1)log10(Kω+K2ω-1).(10)式中：Ka=10αstop/10-110αpass/10-1，Kω=ωstop/ωpass.由式(10)可知，要实现必定的带外按捺，波纹越小需要的阶数越多，反之亦然.考虑到一些非理想效应的影响，设计时应留必定裕量.图1中，设其通带波纹为0.1 dB，单边带宽为11 MHz，其频率响应曲线和群时延曲线如图6所示. 由图6可知，该七阶切比雪夫1型梯形低通滤波器在+15 MHz处的按捺为28.2 dB，时延为79.3～226 ns.本文GmC复数滤波器基于TSMC 0.18 μm RF CMOS 工艺设计，采纳1.8 V供电电压.图7为完整电路的版图，复数滤波器和调谐电路的版图集成在一起，总面积为 1.29 mm×0.58 mm.为了获得高的镜像按捺比，在版图设计中要尽量保证I，Q两路的对称性，同时应将调谐电路和主滤波电路进行隔离.别的，为了减小调谐误差，调谐电路中的跨导和电容阵列应与复数滤波器中的保持良好匹配.滤波器完整的参数如表1所示.5总结本文针对高频宽带系统对平坦度，功耗以及镜像按捺和带外按捺的要求，提出了一种七阶切比雪夫GmC复数滤波器.该复数滤波器在46 MHz的高中频下仍能提供很高的平坦度，这得益于所采纳的OTA具有很高寄生极点.为了纠正因工艺，温度等引起的频率偏移，提出了一种基于积分器和数字电路的频率自动调谐方法，和基于PLL的调谐电路相比，这种调谐方法具有调谐范围大，零功耗等优点，非常适合低功耗的应用.该滤波器在调谐电路的配合下，中心频率能操纵在偏离设计值±1.5%的范围内，具有很高的精度.参考文献[1]RAZAVI B. Architectures and circuits for RF CMOS receivers[C]// IEEE Custom Integrated Circuits Conference，1998：393.[2]杜定坤，李永明，王志华，等.一种4 MHz复数滤波器及其自动调谐系统的设计[J].微电子学，2006，36(6)：820- 824.DU Dingkun，LI Yongming，WANG Zhihua，et al.Design of a 4 MHz complex filter with automatic tuning system[J]. Microelectronics，2006，36(6)：820- 824.(In Chinese)[3]张杰，陈文焕.运算放大器的有限增益带宽积activeRC滤波器Q值的影响及其补偿方法[J].电子技术，20XX，38 (8)：18-20.ZHANG Jie，CHEN Wenhuan.Efleet of operational amplifier's finite gainbandwidth product on activeRC filter Q value and its compensation method[J]. Electronic Technology，20XX，38 (8)：18-20.(In Chinese)[4]KHOURY J. Design of a 15 MHz CMOS continuoustime filter with onchip tuning[J]. IEEE Journal of SolidState Circuits，1991，26(12)：1988-1997.[5]甘业兵，马成炎，袁国顺，等.一种GmC复数滤波器频率调谐电路[J].微电子学，2007，37(6)：801-805.GAN Yebing，MA Chengyan，YUAN Guoshun，et al.A frequency tuning circuit for GmC complex filters[J].Microelectronics，2007，37(6)：801-805.(In Chinese)[6]GAO Ting，LI Wei，LI Ning，et al. A 80 400 MHz 74 dBDR GmC lowpass filter with a unique autotuning system[J]. Design Automation Conference，20XX，25(2/8)：115-116.。
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￡ｅ ＿ ＾＝ ０ ｑ － （） ４
３ 自动 调 谐 滤 波 器 的 基 本 原 理
自动调 谐 滤 波器 原 理 图如 图４ 示 ，可 以分 为 所
两个部分 ， 第一部分是滤波器支路 ， 即由， ｃ 尺 Ｊ 、 组成 、 滤波器 ， 与普通Ｌ 滤波 器不 同的是 ， 中的电感元 Ｃ 其 件是 １ 个可控 电抗器 ， １ 有 个控 制端 ， 以连续调整 可 电感值。另一部分是控制电路 ， 控制电路实现采样、 计算分析 、 发出控 制信号 、 驱动 电抗器控制端等功 能 。 由于 自动 调谐装 置 可 以实时 检测滤 波器 的谐 波
式 中 ：。 主绕组 的 自感 ； 为绕组 间的互感 。 ，为 Ｊ 设 可控 电抗 器 主 回路 电流 为 ：
Байду номын сангаас
的 电感 控制 特性 和多 调谐 滤波 器 的滤波 特性进 行 了
仿真分析 ，验证 了自动调谐滤波器的可行性及应用
中应 注意 的问题
ｉｉ∑ｉ Ｌ． ＝＋
量 和ｈ 次谐 波 电流分 量 。
主绕 组 的端 口伏 安特 性方 程来 表示 ：
。 ＋ （） １
种多 补偿 绕组 多调 谐滤 波器 ，其 电抗器 二次 侧具
有 多个 补偿 绕组 ，各 与 １ 个谐 波 电流放 大器 相接 ， 因 此， 减小 了对 电流放大 器容 量 的要求 。
本 文 在文 献 『，１ ４ ５的工 作 基 础上 ， 可控 电抗 器 对
致滤波性能严重下降。针对Ｌ 无源滤波器的失谐问 Ｃ 题 ．许 多文 献提 出 了能够 自动跟 踪参 数变 化 的 自动 调 谐滤 波器［ ） 献ｆ１ 出 了一种 自动 调整 电抗器 ２ 。文 － ５ ２提
分 接头 的方 法 ， 据失 谐情况 ， 级地 改变 调谐 电抗 根 有
Ｍ ｊ
器 的 电感 量 ， 自动 调谐 于 待滤 谐 波 频 率 上 ； 献 ［】 文 ４
． ． 一 ｈＨ Ｅ
（） ３
收稿 日期 ：０ １０ 一 １ ２ １－ ４ Ｏ 作 者简介 ： 拓 （ ９２ ） 女 ， 嵇 １ ８ 一 ， 江苏涟水人 ， 在读硕士， 从事供配电方面 的研究与教学工作。
Ｄ
Ｙ ＮＪ ＵＦ ＮＸ 研 究 与 分 析 Ａ Ｉ Ｙ Ｅ ｌ Ｕ
式 中： 为拟补偿谐波次数 的集合 ； 为ｈ ｋ 次谐波 电流
补 偿 系数 。 那么 ， 源 电抗 器 的端 电压 为 ： 有
由于损 耗 、 铁心磁 化状态改 变 ， 控制 特性会有 所改变 ，
仿真方法得到了比理论更加贴近实际的控制特性。
Ｍ 。＋ ｈ（ｋ）。 ｔ单 。＋￣Ｌ ｈｄ ＝Ｏ Ｅ警 ＭｕｏＭＯ Ｌｔ Ⅱ － ｉ Ｈ ｔ ｈ
７０３） １０ ２
要 ： 用单条Ｌ 利 Ｃ串联支路抑制 多次谐波是构成一种新 的调谐滤波器 的设想 ， 通过调 节可控 电抗器补偿绕 是
组 中的谐 波磁 通电流， 连续调 节电抗器在不 同谐波频 率下 的电感量 ． 达到消除失谐和抑制多次谐波 的 目的。在
Ａ ｓｆ ｎｏ 中建立 了可控 电抗器有 限元仿真模 型． ｔ 分析 了电抗器 的工作特性 ； 并且 应用Ｍａ ａ ｉｕｉｋ ｔ ｂＳｍ ｌ 建立 了自动调 ｌ ｎ 谐滤波器滤波 实验 的仿真模 型， 验证 了滤波器 的补偿调谐性能和多调谐滤波作用。 同时分析也表明， 滤除低次谐
波比滤除高次谐波需增加更大的谐波控制 电流。 因此在设计这种单支路多调谐滤波器 的可控 电抗器 主电抗 时，
应以滤除最低频率 的电感 量为主电感设计值 ， 实际能考虑 的支路 数也 不宜太 多。 关键词 ： 谐波抑制； 调谐滤波器 ： 可控电抗器 中图分类号 ：Ｍ７ ４３Ｔ ７ Ｔ １．：Ｍ４ ７ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：６ ３ ７９ （０ １０ — ０ ６ ０ １７ — ５ ８ ２ １ ） ６ ０ ２ — ４
（） ２
式中 ： 为谐 波 次 数 （ ≥２ ；和 ｉ ）ｉ ｌ 分别 为 基 波 电流 分 通过 控制 电流 源 ，使 注人 到补偿 绕 组 的补偿 电
流为 ：
１ 交流 磁 通调 节 可 控 电抗 器
多调谐滤波器的关键设备是交流磁通调节可控 电抗器 。 其结构类似于１ 个带气隙的变压器 ， 如图ｌ 所
电 流 幅值 和相 位 差 ． 自动调 节 滤波 器 处 于无 失 谐 状 态， 因此 ， 的Ｑ值允 许 选 得 大 一 些 ， 样 既 提 高 了 它 这 滤 波 的效果 ， 又降低 了损 耗 。
示［ ６ １ 。其基 本 原理是 ， 电抗器 二次侧 （ 制绕组 ） 在 控 中
Ｏ 弓 言 ｝
无 源滤 波器是 电力 系统 中抑 制负荷 谐 波 的基本 设 备ｌ 但是 滤波 器元 件参 数变 化所 引起 的失谐 将导 １ ｌ ，
注入 ｉ 个与 一次侧 （ — 绕组 ） 作 电流频率 相 同 、 位相 相 反、 与工作 电流成 一定 比例 的控 制 电流 ， 整二 次侧 调 控 制 电流 的大小 ， 心 中磁 通改 变 ， 而改 变一 次侧 铁 从 等效 电抗 ． 实现 电抗 的连续 无级 调节 。
提 出一种多调谐滤波器 ，借助于１ 个有源调谐电抗
器 ，在 １ ｃ 波 支路 上 实 现 了多次 谐 波 的调谐 抑 条Ｌ 滤 制 。针对 多 调谐 滤 波器 容 量小 的缺 点 ， 献［】 出 文 ５提
一
１ 爻 溉 珏 逋 节 司拄 瞧 瓶 器 渖 ｉ 囊
交流磁 通 调节可 控 电抗 器 的谐波 电感 特性 可用
研 究 与 分 析
Ｙ ＮＪＵＹ Ｅ Ａ ｔ Ｕ Ｆ ＮＸ
基 于 可 控 电 ｊ 器 的 自 动 多 ｉ ｉ 波 器 仿 真 硼 奔 亢 周 皆滤
嵇 拓 ， 沈拉 民 ， 王建华
（． 交通 大 学 电气工程 学 院 ， 西 西安 Ｊ西安 陕
摘
７ ０４ ； ． １０９ ２ 西安 电力 高等 专科 学校 ， 西 西安 陕