诺基亚有源无源滤波器 讲座
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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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。
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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
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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）来增益和处理输入信号，以实现滤波功能。
有源滤波器可以分为两种类型：有源高通滤波器和有源低通滤波器。
有源高通滤波器的工作原理如下：输入信号经过一个电容器，然后连接到运算放大器的非反相输入端。
运算放大器的输出信号与输入信号相连接，形成一个反馈回路。
通过调整电容器和电阻的数值，可以设置滤波器的截止频率。
当输入信号的频率高于截止频率时，运算放大器的增益较低，从而实现高频信号的滤波。
而当输入信号的频率低于截止频率时，运算放大器的增益较高，从而实现低频信号的通过。
有源低通滤波器的工作原理与有源高通滤波器相反。
输入信号经过一个电阻，然后连接到运算放大器的非反相输入端。
运算放大器的输出信号与输入信号相连接，形成一个反馈回路。
通过调整电容器和电阻的数值，可以设置滤波器的截止频率。
当输入信号的频率低于截止频率时，运算放大器的增益较低，从而实现低频信号的滤波。
而当输入信号的频率高于截止频率时，运算放大器的增益较高，从而实现高频信号的通过。
有源滤波器相比于被动滤波器（如电容器和电感器）具有许多优势。
首先，有源滤波器的增益可以根据需要进行调整，从而提高滤波器的性能。
其次，有源滤波器可以提供更大的输出电流，从而驱动更大的负载。
此外，有源滤波器还可以实现更复杂的滤波功能，如带通滤波器和带阻滤波器。
然而，有源滤波器也存在一些限制和注意事项。
首先，由于有源滤波器使用了运算放大器，因此需要外部电源供电。
其次，有源滤波器对运算放大器的性能要求较高，如输入偏置电流、输入偏置电压和增益带宽积等。
因此，在设计有源滤波器时需要仔细选择合适的运算放大器。
总结起来，有源滤波器是一种利用有源元件来增益和处理输入信号的电子滤波器。
它可以根据需要调整增益，提供更大的输出电流，并实现更复杂的滤波功能。
然而，在设计和使用有源滤波器时需要注意外部电源供电和运算放大器的性能要求。
有源滤波器在许多电子设备中被广泛应用，如音频放大器、通信系统和测量仪器等。
关于无源滤波器的知识学习
关于无源滤波器的知识学习无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。
目录1、无源滤波器的基本概念2、无源滤波器的分类3、无源滤波器的原理4、无源滤波器的优点及应用5、无源滤波器和有源滤波器的区别6、无源滤波器的发展历程7、无源滤波器的发展情况无源滤波器的基本概念：无源滤波器是由无源线性器件构成的复杂电路，在信息传输中具有选频特性的无源四端网络。
近代电子设备中滤波器应用十分广泛，基功能有以下几个方面。
1.1.分离信号、抑制干扰这是滤波器最广泛最基本的功能，在信息传输中滤波器能使所需频率信息顺利通过，而对不需要的频率信息(称干扰)受到很大衷减或阻塞。
1.2.阻抗变换、阻抗匹配电子设备中，经常遇到实际负载阻抗与信号源所需要负载阻抗不相等，若把它们直接连接起来将会产生信号反射，则不能得到最大功率传输，如果在它们之间插入适当设计的滤波器进行阻抗变换，能在确定频带内实现匹配。
1.3.延迟信号电子设备中，经常需要在确定频带内延迟信号或校正设备时延的不均性，都可用滤波器来完成。
无源滤波器的分类：2.1.调谐滤波器调谐滤波器包括单调谐滤波器和双调谐滤波器，可以滤除某一次(单调谐)或两次(双调谐)谐波，该谐波的频率称为调谐滤波器的谐振频率；2.2.高通滤波器高通滤波器也称为减幅滤波器，主要包括一阶高通滤波器、二阶高通滤波器、三阶高通滤波器和c型滤波器，用来大幅衰减高于某一频率的谐波，该频率称为高通滤波器的截止频率。
无源滤波器的原理：无源滤波器由LC等被动元件组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道;而有源滤波器由电力电子元件和DSP 等构成的电能变换设备，检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流，补偿后的源电流几乎为纯正弦波，其行为模式为主动式电流源输出。
无源滤波器原理介绍及简单设计(培训资料)培训课件
阶跃响应的计算
根据滤波器的传递函数， 通过时间域的积分可以得 到滤波器的阶跃响应。
阶跃响应的特性
阶跃响应具有时域的特性， 可以反映滤波器对信号突 变和噪声的抑制能力。
03 无源滤波器的设计方法
巴特沃斯滤波器设计
巴特沃斯滤波器是一种常见的无源滤波器，其特 点是通带和阻带都有平坦的频率响应。
设计巴特沃斯滤波器需要确定滤波器的阶数和截 止频率，然后使用公式计算滤波器的参数。
要求。
阻带衰减
测试滤波器在阻带区的衰减性 能，确保信号被有效抑制。
通带波动
测试滤波器在通带区的波动， 以衡量信号的纯净度。
群时延
测试滤波器在不同频率下的信 号延迟，确保信号的完整性。
调整元件参数优化性能
电容和电感值
通过调整电容和电感的值， 可以改变滤波器的频率响 应和阻抗特性。
电路元件布局
优化元件在电路板上的布 局，可以减小电磁干扰和 信号损失。
04
无源滤波器的应用场景
电源滤波
用于抑制电源线上的高频干扰信号，提高电 源质量。
信号处理
用于提取或滤除特定频率的信号，如音频处 理、射频通信等。
电子测量
用于消除测量中的噪声干扰，提高测量精度。
自动控制
用于控制系统中的信号处理，提高系统的稳 定性。
02 无源滤波器的工作原理
滤波器的传递函数
传递函数定义
物联网领域
随着物联网技术的快速发展，无源滤波器在物联网终端设备中的应用越来越广 泛，用于实现信号的筛选和优化。
新能源领域
在新能源领域，如太阳能、风能等，无源滤波器可用于优化能源转换效率，提 高能源利用水平。
无源滤波器未来的发展方向
智能化
滤波器的原理与应用
滤波器的原理与应用随着电子技术的发展，滤波器在各种电子设备中发挥着重要作用。
本文将介绍滤波器的原理和应用。
一、滤波器的原理滤波器是一种能够选择性地通过或抑制某些频率信号的电子电路。
它基于信号的频率特性，能够有效地滤除噪音，改善信号质量。
滤波器的原理主要有两种：高通滤波和低通滤波。
高通滤波器通过透过高频信号，同时阻断低频信号。
低通滤波器则相反，它能够透过低频信号，同时抑制高频信号。
实际应用中，我们常常会遇到希望从一个复杂信号中分离出特定频率范围的信号。
这时候，我们可以使用带通滤波器。
带通滤波器可以通过选择性地通过一定范围内的频率信号来滤波。
二、滤波器的应用领域滤波器广泛应用于各个领域，包括通信、音频处理、医疗设备等。
在通信领域，滤波器用于频谱分析和信号处理，可以过滤掉不同频率范围内的干扰信号，提高通信质量和抗干扰能力。
常见的应用有对话音频处理、无线电通信等。
在音频处理方面，滤波器用于音频信号的增强和降噪。
通过选择性地滤除或增强某些频率范围的信号，可以改善音质，提升听觉体验。
医疗设备中的滤波器主要用于生物信号的处理。
比如心电图仪器会使用滤波器来去除伪迹和噪音，提取出纯净的心电信号，帮助医生准确诊断。
此外，滤波器还广泛应用于雷达、图像处理、功率电子等领域，为各类电子设备的正常运行和信号处理提供了重要保障。
三、滤波器的种类和特点滤波器根据频率响应的特点可以分为无源滤波器和有源滤波器两种。
无源滤波器是指不包含放大器的滤波器电路，主要由电容、电感和电阻等被动元件组成。
它具有频率选择性好、相位失真小等特点。
常见的无源滤波器有RC滤波器、RL滤波器和RLC滤波器等。
有源滤波器是指包含放大器的滤波器电路，放大器能够提供增益，增强滤波效果。
有源滤波器的特点是增益高、带宽宽等。
常见的有源滤波器有运算放大器滤波器、多级放大器滤波器等。
另外，数字滤波器是一种利用数值运算实现滤波功能的滤波器，具有高精度和易于实现的特点。
四、滤波器的设计和选型滤波器的设计和选型需要根据具体的应用需求和信号特性进行。
无源滤波器和有源滤波器的区别
无源滤波器和有源滤波器的区别工作原理无源滤波器由LC等被动元件组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道；而有源滤波器由电力电子元件和DSP等构成的电能变换设备，检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流，补偿后的源电流几乎为纯正弦波，其行为模式为主动式电流源输出。
谐波处理能力无源滤波器只能滤除固定次数的谐波；但完全可以解决系统中的谐波问题，解决企业用电过程中的实际问题，且可以达到国家电力部门的标准；有源滤波器可动态滤除各次谐波。
系统阻抗变化的影响无源滤波器受系统阻抗影响严重，存在谐波放大和共振的危险；而有源滤波不受影响。
频率变化的影响无源滤波器谐振点偏移，效果降低；有源滤波器不受影响。
负载增加的影响无源滤波器可能因为超载而损坏；有源滤波器无损坏之危险，谐波量大于补偿能力时，仅发生补偿效果不足而已。
负载变化对谐波补偿效果的影响无源滤波器补偿效果随着负载的变化而变化；有源滤波器不受负载变化影响。
设备造价无源滤波器较低；有源滤波器太高。
应用场合对比分析 1.有源滤波容量单套不超过100KVA，无源滤波则无此限制； 2.有源滤波在提供滤波时，不能或很少提供无功功率补偿，因为要占容量；而无源滤波则同时提供无功功率补偿。
3.有源滤波目前最高适用电网电压不超过450V，而低压无源滤波最高适用电网电压可达3000V。
4.无源滤波由于其价格优势、且不受硬件限制，广泛用于电力、油田、钢铁、冶金、煤矿、石化、造船、汽车、电铁、新能源等行业；有源滤波器因无法解决的硬件问题，在大容量场合无法使用，适用于电信、医院等用电功率较小且谐波频率较高的单位，优于无源滤波。
主要发展情况由于无源滤波的具有大容量低价位的优点，钢铁行业的滤波都采用无源滤波，目前国内滤波市场（电力谐波治理市场）上主要以无源滤波为主。
国际上以ABB、诺基亚、施耐德、西门子为代表，国内以温州清华电子、山大华天、哈工大、西安赛博、绿波杰能为代表。
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，它使用有源元件（如放大器）来增强和调节信号。
它可以实现对特定频率范围内的信号进行增益或衰减，以滤除其他频率范围的信号。
有源滤波器通常用于音频处理、通信系统和电子设备中。
有源滤波器的工作原理基于放大器的运算和反馈原理。
其基本构成包括放大器、电容器和电感器。
放大器负责对输入信号进行放大，而电容器和电感器则用于选择特定的频率范围。
有源滤波器可以分为两种类型：低通滤波器和高通滤波器。
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，而衰减高频信号。
它常被用于去除高频噪声或选择低频信号。
一个常见的低通滤波器是RC滤波器，它由一个电阻和一个电容器组成。
当输入信号的频率高于截止频率时，电容器会阻止信号通过，从而实现滤波效果。
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，而衰减低频信号。
它常被用于去除低频噪声或选择高频信号。
一个常见的高通滤波器是RL滤波器，它由一个电阻和一个电感器组成。
当输入信号的频率低于截止频率时，电感器会阻止信号通过，从而实现滤波效果。
有源滤波器的工作原理可以通过以下步骤来说明：1. 输入信号经过放大器放大。
放大器可以是运算放大器或其他类型的放大器。
2. 放大后的信号进一步经过电容器和电感器。
根据滤波器的类型（低通滤波器或高通滤波器），电容器和电感器的连接方式不同。
3. 电容器和电感器的组合形成一个频率选择网络。
该网络通过选择特定的频率范围，将该范围内的信号放大或衰减。
4. 输出信号经过放大器再次放大，以达到所需的信号强度。
有源滤波器的优点包括：1. 增益可调节：有源滤波器可以通过调整放大器的增益来控制输出信号的强度。
2. 灵活性高：有源滤波器可以根据需要选择不同的滤波器类型和频率范围。
3. 低失真：有源滤波器由于使用放大器进行信号处理，可以实现较低的失真水平。
现代滤波器设计讲座(4-2)
品质因数和体积
主要影响因素：
材料特性，Qf和 ε r ； 电镀、粘接工艺和工作模式Q值。
耦合机构：外部耦合
耦合机构：内部耦合
耦合机构：交叉耦合
关于谐振器类型和工作模式的几点考虑
关于谐振器类型和工作模式的选择主要考虑以 下三个方面：
滤波器的尺寸； Q值； 寄生特性；
目前，圆柱和圆环单模主要使用TE01和TM01 模。它们的Q值高。双模使用HEM11模，相同 频率滤波器的体积可以减少30%。
介质谐振器的主要参数
介质谐振器的谐振频率不仅与介质 材料的形状和介电常数有关，而且 与包围介质谐振器的环境、支撑介 质等有关系。 当我们把介质谐振器作为滤波器的 谐振单元使用时，我们主要关心工 作模式是单模还是简并模、工作模 式的Q值和工作模式与相邻模式的 频率间隔。 介质谐振器用相邻模式谐振频率fr与工作模式谐振频率f0的比值表示 工作模式与相邻模式的频率间隔。 FRmax=fr/f0
圆柱和环形介质谐振器经验设计公式
圆柱介质谐振器
圆柱介质谐振器的基本模式
介质谐振器的空腔半径大 约是介质半径的3倍。介 质谐振器空腔的高度大约 是4倍。
圆柱介质谐振器模式图
h=5mm
圆柱介质谐振器模式图
h=50mm
圆柱介质谐振器模式图
当介质高度h 小于28mm时， 最低模式是 TE01δ。当介质 高度大于28mm 时，最低模式是 HE11δ。 介质高度h 小于28mm时最 低模式是单模 δ。当介质高度 大于28mm时， 最低模式是简并 模。
mode chart
3.5 3
Freq [GHz]
2.5 2 1.5 1 0 10 20
mode1 mode2 mode3
滤波器的原理和应用
滤波器的原理和应用1. 简介滤波器是一种用于筛选和调节信号的电子器件。
它能够选择性地通过或拒绝特定频率范围内的信号，对于不同频率的信号产生不同的响应。
本文将介绍滤波器的原理和应用。
2. 滤波器的工作原理滤波器的工作原理是基于信号的频率特性。
它通过使用滤波器电路中的电子组件（如电阻、电容和电感）来改变信号的频率特性，从而实现对特定频率范围内的信号的选择性传递。
3. 滤波器的分类滤波器可以根据不同的标准进行分类。
以下是几种常见的滤波器分类方式：3.1 基于频率响应的分类•低通滤波器（Low-pass Filter）：能够通过低频信号，但会削弱高频信号。
•高通滤波器（High-pass Filter）：能够通过高频信号，但会削弱低频信号。
•带通滤波器（Band-pass Filter）：能够通过特定频率范围内的信号，但会削弱其他频率范围内的信号。
•带阻滤波器（Band-stop Filter）：能够削弱特定频率范围内的信号，但会通过其他频率范围内的信号。
3.2 基于滤波器电路的分类•激励滤波器（Active Filter）：依靠有源元件（如晶体管、运放）进行放大和处理信号。
•无源滤波器（Passive Filter）：仅使用被动元件（如电阻、电容、电感）处理信号。
3.3 基于滤波器响应的分类•线性相位滤波器（Linear Phase Filter）：不会改变信号的相位特性。
•非线性相位滤波器（Non-linear Phase Filter）：会改变信号的相位特性。
4. 滤波器的应用滤波器在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：4.1 通信系统中的应用•语音通信中的去噪滤波器：通过削弱或消除噪声信号，提高语音通信的清晰度。
•无线通信中的频率选择滤波器：选择性地通过或拒绝特定频率范围内的信号，以实现频谱的分配和干扰抑制。
4.2 音频和音乐处理•音频均衡器：通过调整不同频率范围内的增益，改变声音的音质。
滤波器工作原理
滤波器工作原理
滤波器（Filter）是一种电路，可以通过对频率的选择性放大或减小来抑制信号中的部分频率，而保留其他频率的信号。
它采用两种不同的类型：活动滤波器和无源滤波器。
活动滤波器使用放大器和电容器或电感器的组合来改变信号的频率特性。
它们可以根据系统所需的性能调节其频率响应，但有负担的损耗。
无源滤波器通常由电容器或电感器组成，并通过品质因数来衡量它们的质量。
它们没有损耗，但频率响应不太灵活。
滤波器的工作原理是通过对频率的选择性增强或减弱来抑制信号中的某些频率，而保留其他频率的信号。
通过增强或减弱选定的频率，可以生成不同的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
电容器-诺鸡鸭(5)NCSA
谐波滤波及无功补偿改善一、总则1. 本技术文件适用于本厂谐波滤治理设备。
2. 低压有源滤波器使用芬兰诺基亚电容器有限公司所生产的设备。
二、标准与法规本技术文件所述之设备应符合下列任一种最新版之标准与法规之有关规定：1. IEEE- 美国电子电机工程学会2. NEMA- 美国电机制造业协会3. IEC- 国际电工委员会4. ANSI- 美国国家标准协会5. ISO9001三、运行环境条件除另有规定外，所有设备均应满足下列情况：1. 安装地点：屋内。
2. 责务：连续运转。
3. 环境温度：最高周温不超过40°C，平均周温在24小时内不超过30°C。
4. 海拔高度：1000M以下。
5. 地震强度：6度(0.2G)。
6. 相对湿度：95%。
四、工程报价范围1. 供应厂商报价范围包括提供本技术文件所述之设备及谐波测试费用。
2. 本有源滤波器所需之材料需包含直流电容器、主回路电抗器、涟波滤波器、晶闸管(IGBT)控制设备及柜体等。
3. 不含现场安装工程及所需的材料、器具及连接导线。
五、厂家资格1.制造厂需通过滤波器的ISO9001、ISO14001认证,并提供证明文件。
2.必须具备在国内至少10套以上的安全运行经验，以证明厂家确有实力。
3.设备需经国家认可的检测单位检测核可,以保证其技术参数的真实性。
六、设计参数1.供应厂商须至本厂作电能质量测试，制成测试报告并与现场人员确认。
2.根据与本厂人员讨论后的测试数据，由厂家制作有源滤波方案七、改善目标1. 谐波含量值应满足国标GB/T14549-93的技术标准。
2. 所提供的设备安装后必须能承受厂内低压侧的各次谐波，不得过载。
八、主要功能说明1. 电源电压: 400V +10%~-20%2. 频率范围: 50Hz ± 2%3. 过载能力:1.2×I rms (动态)4. 响应速度:＜1ms5. 功率消耗: ＜3% 设备额定输出容量6. 滤波效率:＞97%(满负荷运行)7. 噪音:＜60dB(基波输出时)8. 开关频率:平均为10kHz ；最大為30kHz9. 需具备测量功能- 基波电压、各次谐波电压、电压畸变率测量- 基波电流、各次谐波电流、峰值电流、电流畸变率测量- 系统频率测量- 柜体内温度测量- 逆变器温度测量10. 需具备报警功能- 逆变器温度过高报警- 逆变器故障报警- 主回路电压过高/过低报警- 主回路电流过高/过低报警11. 需具备RS485串口,达联机功能12.柜体保护等级:IP2013.电磁兼容标准(EMC): EN6100-6-2；EN50081-2九、图说与资料报价厂商于报价时,必须提供下列各项数据给业主审核:1. 有关本设备各组件之技术规格、额定值包括电容器、电抗器等。
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）来实现滤波功能。
有源滤波器具有高增益、低失真和灵便性等优点，常用于音频处理、通信系统和仪器仪表等领域。
有源滤波器的工作原理基于运算放大器的放大和反馈原理。
运算放大器是一种电子放大器，具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
它由一个差分放大器和一个输出级组成。
差分放大器通过放大输入信号，并将放大后的信号送入输出级。
输出级将放大后的信号输出。
有源滤波器可以分为两种类型：主动滤波器和积分滤波器。
主动滤波器利用运算放大器的放大和反馈原理来实现滤波功能。
积分滤波器则利用电容器和电阻器的组合来实现滤波功能。
主动滤波器的工作原理如下：输入信号经过差分放大器放大后，进入反馈网络。
反馈网络将一部份输出信号反馈给差分放大器的负输入端，形成反馈环路。
通过调整反馈网络的参数，可以实现不同的滤波功能，如低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波等。
差分放大器根据反馈信号和输入信号的差异来产生输出信号，从而实现滤波功能。
积分滤波器的工作原理如下：输入信号经过电容器和电阻器的串联组合，形成积分电路。
积分电路将输入信号进行积分操作，输出信号的幅度与输入信号的频率成反比。
通过调整电容器和电阻器的数值，可以实现不同的滤波功能，如高频滤波和低频滤波等。
有源滤波器的性能参数包括增益、带宽、失真和相位响应等。
增益是指滤波器对输入信号的放大倍数。
带宽是指滤波器能够通过的频率范围。
失真是指滤波器输出信号与输入信号之间的差异。
相位响应是指滤波器对输入信号的相位变化。
有源滤波器的设计需要根据具体的应用需求来确定。
在设计过程中，需要考虑滤波器的频率响应、幅频特性、相频特性、群延迟和稳定性等因素。
通过合理选择元件参数和电路结构，可以实现满足要求的滤波功能。
总结起来，有源滤波器是利用有源元件（如运算放大器）来实现滤波功能的电子滤波器。
它具有高增益、低失真和灵便性等优点。
有源滤波器的工作原理基于运算放大器的放大和反馈原理，可以分为主动滤波器和积分滤波器两种类型。
无源滤波器的工作原理
无源滤波器的工作原理一、引言无源滤波器是一种基于被动元件（如电容、电感）构成的滤波器，不需要使用放大器等有源元件，因此也被称为RC滤波器或LC滤波器。
它是电子电路中常见的一种滤波器，用于对信号进行滤波和去除噪声。
二、无源RC低通滤波器1. RC低通滤波器的原理RC低通滤波器是由一个电阻和一个电容组成的简单电路，其原理基于RC电路对不同频率的信号具有不同的阻抗。
当输入信号频率较低时，电容对信号具有较小的阻抗，而当输入信号频率较高时，电容对信号具有较大的阻抗。
因此，在输入信号经过RC低通滤波器后，高频部分会被衰减掉，而低频部分则能够通过。
2. RC低通滤波器的结构RC低通滤波器由一个电阻和一个电容组成。
输入信号通过电容进入到RC网络中，在通过输出端口输出。
其中，输入端和输出端均为直流耦合。
3. RC低通滤波器的公式推导根据Kirchhoff定律，可以得到RC低通滤波器的输出电压公式：Vout = Vin * 1 / (1 + jwRC)。
其中，Vin为输入电压，Vout为输出电压，w为角频率，R为电阻值，C为电容值。
4. RC低通滤波器的特点（1）简单易用：RC低通滤波器由两个被动元件组成，结构简单、易于使用。
（2）频率响应平坦：RC低通滤波器的频率响应平坦，在截止频率附近有一个较小的过渡带宽。
（3）相位变化小：RC低通滤波器的相位变化小，在截止频率附近相位变化最大。
三、无源LC高通滤波器1. LC高通滤波器的原理LC高通滤波器是由一个电感和一个电容组成的简单电路，其原理基于LC共振电路对不同频率的信号具有不同的阻抗。
当输入信号频率较高时，电感对信号具有较小的阻抗，而当输入信号频率较低时，电感对信号具有较大的阻抗。
因此，在输入信号经过LC高通滤波器后，低频部分会被衰减掉，而高频部分则能够通过。
2. LC高通滤波器的结构LC高通滤波器由一个电感和一个电容组成。
输入信号通过电感进入到LC网络中，在通过输出端口输出。
诺基亚有源滤波装置
Nokian Capacitors Ltd.
30F-16, Building B, Far East Int. Plaza Tel: +86 -21-6235 1988
Shanghai Representative Office No. 317 Xianxia Rd., Shanghai 200051 Fax: +86-21-6235 1989
MaxSine 有源滤波器
11. 警告和报警
报警屏幕
用户手册
12. 维护
Maxsine 应用设定 模数段的设定 IGBT 电流的设定 电压直流分量的设定 比例积分控制器（PI）的设定 限位电流的设定 图 13：限制有功电流期间的电流峰值 开关频率的设定 相电流控制模式的设定 线电压限值的设定 直流电压限值的设定 预先充电继电器延时匝数的设定 主继电器的设定 错误和警告后重新启动延时的设定 MMI 外部启动后延时匝数 温度控制器的设定 柜内过温度使功率减少（第一重保护） 柜内过温度使开关 off（第二重保护）
MaxSine 有源滤波器
用户手册
2.5 动态特性
特别值得注意的是并联有源滤波器的动态特性。下图的示波图显示了加速度阶段一 个上升驱动的线电流。第一幅图显示连接并联有源滤波器前的电流波行，第二幅图形 显示连接滤波器后的电流波行。失真电流的补偿是没有延时发生。
滤波器设计PPT课件
滤波器
输出
开关电容滤波器（SCF）则直接在抽样信号下工作，不需经过 A/D、D/A变换，毫无疑问，就处理连续信号来说，这就是它比数字 滤波器优越之处。
2021
34
开关电容滤波器
有源双二阶滤波器
R1 Vi +-
R5
R2
C1
R4
-
+ A1
VBF
C2 +A2
R3 VLP
R3 + A3 -VLP
2021
35
C
1
iC (t) T C [v 1 (t) v 2 (t) ]R S C [v 1 (t) v 2 (t)]
RSC
TC C
1
CfC
2021
28
开关电容电路
开关电容能模拟成电阻，解决了模拟集成电路制造中的 一个关键问题。因为在集成电路制造过程中，电阻常常受 到容差和热漂移所困扰，而且要占据昂贵的芯片面积。
电容必然是可编程的。改变会在频谱图上使响应上移或 下移。另一方面，如果需要一个固定和稳定的特征频率 fCLK ，则可用一石英晶体振荡器来产生fCLK。
2021
33
开关电容滤波器
抽样数据系统——开关电容滤波器 开关电容滤波器（SCF）的输入和输出信号均为抽样信号。
连续
抗混叠
恢复
连续
输入
滤波器
SCF
S/H
H()
巴特沃思 贝塞尔
切比雪夫
/0
2021
7
4．滤波器的电路结构 无限增益多重反馈滤波器电路
Z2
Z5
Z1
Z4
-
A
+ Z3
（a）基本电路
C2
滤波器技术讲座系列
LC滤波器技术
三奇科技有限公司
LC滤波器技术讲座
讲座内容
• LC滤波器基本知识介绍 • LC滤波器器性能特点 • LC滤波器器使用说明
LC滤波器基本知识介绍
引言： LC滤波器由于其价格优势、且不受硬件限制，广泛应用于电力、油 田、钢铁、冶金、煤矿、石化、造船、电铁、新能源等行业。 1.滤波器定义 滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。主要作用是：让有用信 号尽可能无衰减的通过，让无用信号尽可能大的衰减。
LC滤波器性能特点
（2）典型应用
• 在电路和电子高频系统中有较好的选频滤波作用，并能抑制带外无用 信号及噪声 • 在航空、航天、雷达、通信、电子对抗、广播电视及各种电子测试设 备中应用
（3）极限参数
• 最大输入功率：2W • 工作温度范围：－５５℃~８５℃ • 储存温度范围：－６５℃~１２５℃
LC滤波器性能特点
通过频率 MHZ) DC~0.5 DC~10 DC~50 DC~120 DC~180 DC~230 DC~300 DC~600 3dB截止 频率(MHZ) 0.5 10 50 120 180 230 300 600 过渡频率 带宽(MHZ) <0.2 <2 <10 <20 <36 <45 <50 <100 远端带外 插入损耗 带内波动 驻波比 抑制（dB） （dB） >50 >50 >50 >50 >50 >50 >50 >50 <3 <3 <3 <3 <3 <3 <3 <3 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 <1.5:1 <1.5:1 <1.5:1 <1.5:1 <1.5:1 <1.5:1 <1.5:1 <1.5:1 SPC /D8A /D4A /MF 封装 型号
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重量
F231-400-50/250-621/512-0820-PS 400V
231Kvar 621 A 512 A 630A
1000*1000*2200 450kg
三次谐波滤波器
型号
3HF35-400-50/150-127/116-0816
额定电压 补偿功率 额定电流（相/中性线）
2. 使用快速傅利叶级数方式
第二步: 将采样存至 RAM 1.
A
RAM FFT
X
D
IFFT
RAM
D A
以快速傅利叶转换决定输出波形
2. 使用快速傅利叶级数方式 In 3.
n
第三步: 执行快速傅利叶转换 1.
A
RAM FFT
X
D
IFFT
RAM
D A
以快速傅利叶转换决定输出波形
2. 使用快速傅利叶级数方式 In 3.
2、减小谐波电流（IH）， 避免谐波超标。
LOAD
LOAD
治理谐波的方式
在谐波源头治理，达到 最佳效果。
LOAD
LOAD
无源滤波器
产品定义: 在欲滤除的谐波频率下, 滤波器为一低阻抗回路
内部組成: 由电容器及电抗器串联而成
与系统连接方式： 与系统并联
功能：1、滤除系统85％左右谐波含量 2、提供部分无功功率补偿 3、消除系统谐振
无源滤波器 & 有源滤波器
KurKoulu/17.3.00/A诺Le 基亚电容器（深圳富力特公司）
1
谐波的定义
电力系统中除基本(50/60Hz) 频率外，任一周期性之讯号， 皆称为谐波。
谐波的方向
LOAD
阻抗
谐波电压
谐波电流 电脑 PC 电机 M
UPS
电容 TV 显示屏 etc 电气设备
.
畸变率：
第四步: 调整选择的谐波电流 1.
n
In
4.
n
A
RAM FFT
X
D
IFFT
RAM
D A
以快速傅利叶转换决定输出波形
2. 使用快速傅利叶级数方式 In
第五步:
In
执行反傅利叶运算转换 1.
A RAM FFT
Di(tX)IFFTRAM
D A
3.
n
4.
n
5.
t
以快速傅利叶转换决定输出波形
2. 使用快速傅利叶级数方式
相线谐波(A) 中性线谐波(A) (Kg)
50
-
150
100
-
240
300
-
650
400
-
700
30
60
290
60
120
325
100
200
400
200
400
800
1、NOKIAN 是相电流控制技术（DPCC） 的发明者。
2、NOKIAN从1995年开始提供动态响应速 度小于1mS有源滤波器。
3、NOKIAN的同一台有源滤波器同时含有快速补 偿方式及快速傅立叶分析方式两种控制方式。
（可实现远处监控与设置）
--基于欧洲专利的DPCC
（直接相电流控制技术）
1. 使用快速追踪补偿方式
notch filter
50 / 60 Hz
特性: 快速的动态响应，几乎没有时间差
1. 使用快速追踪补偿方式
响 应 时 间 图 1
1. 使用快速追踪补偿方式
响 应 时 间 图 2
2. 使用快速傅利叶级数方式
A
IN
RAM FFT
X
D
IFFT
RAM
D A
OUT
原理：
通过软件，先将电流信号用傅立叶分解方式分解为各次 谐波，再根据预先的设定进行反向输出以抵消谐波。
2. 使用快速傅利叶级数方式
第一步: 负载电流模拟信号-数字信号转换器 (一个周波) 1.
A
RAM FFT
X
D
IFFT
RAM
D A
以快速傅利叶转换决定输出波形
1. 使用快速追踪补偿方式
--三相三线和三相四线 --三相四线滤除中性线零序谐波能力可达到
相线电流的1、2、3倍。 --可滤除2次-50次谐波，同时滤除达49阶次 --反应时间<1ms
1. 使用快速追踪补偿方式
--断电记忆功能
（供电由中断恢复后，可恢复到断电前的工作状态）
--具备标准RS485接口
低电感总线 (镀锡铜排)
平衡电阻
DC电容器
IGBT, drivers + OCP-concept
snubber 电容器
SEMINAR MaxSine
散热片
Inverter
32
并联型有源滤波器 MaxSine
低损失及 low magnetrostrictive 铁心 热感开关 (连接端子)
分布式空气间隙
背景谐波。
4、无功补偿需要综合考虑。
谐波滤波器的谐振频率
电抗器 电容器
f0
=
2π
1 LC
= 250Hz
ZLC(5) = X L(5) − XC(5) = 0
滤波器的谐振频率 將影响滤波器的滤波效果
变压器阻抗
XTR(n) = 2 ×π × fn × L
谐波电流
5th 滤波器
Capacitive
电容性 Z
4、我们的有源滤波器典型用户： 中央电视台、上海大众、 一汽奥迪、 北方奔驰、中国电信
谢 谢！
适用：系统含有3、5、7次谐波比较大的 配电系统。
电抗器 电容器
Capacitive
电容性 Z
Inductive 电感性
50
250
f/Hz
在谐波频率下, 为一低阻抗回路以吸收谐波
在基波頻率下, 提供无功电流以改善功率因數
第五谐波电流
5th 滤波器 Z5= 0
无功电流
Capacitive
电容性 Z
Deter- (1)
mination
2
(2) 3
IMAINS
3
决定输出波形的控制单元 目前有两种方式: 1. 使用快速追踪补偿方式 2. 使用快速傅利叶级数方式
1. 使用快速追踪补偿方式
notch filter
50 / 60 Hz
原理: 通过硬件，将基波滤除(仅剩谐波),采用直接相电 流控制（DPCC）技术， 控制IGBT产生与剩余 谐波大小相等相位反向的谐波进行抵消。
Inductive 电感性
50
f/Hz
三次滤波器：谐振频率148－150Hz之间，Z3＝0 五次滤波器：谐振频率248－250Hz之间，Z5＝0 七次滤波器：谐振频率348－350Hz之间，Z7＝0
谐波滤波器的关键技术：
1、谐振频率精确。 2、电容器、电抗器品质最佳，电容器电容
值偏差小，精度要求最高。 3、要求滤波器的谐波耐流准确，需要考虑
铜线圈
SEMINAR MaxSine
主线圈 33
并联型有源滤波器 MaxSine
滤波电容器 阻尼电阻 散热槽
电流涟波滤波器
SEMINAR MaxSine
34
并联型有源滤波器 MaxSine
控制板 CSAF V5.0
SEMINAR MaxSine
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并联型有源滤波器 MaxSine
人机界面MMI V5.0
In
第六步:
In
将转换数据存于 RAM 1.
A RAM FFT
D
i(t
X
)
IFFT
RAM
D A
以快速傅利叶转换决定输出波形
3.
n
4.
n
5.
t
2. 使用快速傅利叶级数方式 In
第七步:
In
将储存数据由数字转为模拟讯号 1.
A RAM FFT
D
i(t
X
)
IFFT
RAM
i(t
D
)
A
以快速傅利叶转换决定输出波形
总谐波电压畸变率
VTHD(%) =
V22
+ V32
+
...
+
V2 n−1
+Vn2
×100%
V1
总谐波电流畸变率
ITHD(%) =
I
2 2
+ I32
+
...
+
I
2 n−1
+
I
2 n
×100%
I1
谐波的危害
供电网
用户 - A
谐波的危害
用户-A
用户-B
用户-C
负载
负载
治理谐波的目的
1、减小谐波电压（VTHD）， 避免谐波电压干扰生产设备。
SEMINAR MaxSine
36
Maxsine 控制方法介绍
连接于供电网的非线性负载
3 M
ILOAD
3
IMAINS
检示有源滤波器内部
Max Sine
3 3
IMaxSine
连接于供电网的非线性负载
3 M
ILOAD
3
2
MaxSine 包含: (1) 决定输出波形的控制单元 (2) 一个谐波产生器
400V 35Kvar 127/348 A
额定谐波电流（相/中性线）
116/348 A
熔体 柜体（宽*深*高 mm）
重量
160A 800*600*1600
310kg
NOKIAN CAPACITORS 从 1975年 开始生产无源滤波 器， 我们在中国市场投运的无源滤 波器至今超过2000面柜，最长 无故障运行时间16年。