硬件工程师笔试、面试题与答案详细版

一.浪潮笔试考察的主要是数电、模电和微机原理的基础知识。

1.有源、无源滤波器答案：最初的滤波器主要是由电阻、电感和电容等无源器件构成的无源滤波器，无源滤波器虽然有电路结构简单、使用方便、价格低廉等优点，但它对有用信号成分也会有很大的衰减作用，本身不具备放大能力，而且带负载能力差，性能不够理想。

后来，出现了由运放和RC元件等构成的性能优良的有源滤波电路。

相继出现了开关电容滤波器、单片集成有源滤波器、数字滤波器。

五种滤波器类型：低通滤波器LPF、高通滤波器HPF、全通滤波器APF、带通滤波器BPF、带阻滤波器BEF。

有源滤波器是一种重要的信号处理电路，它可以突出有用频段的信号，衰减无用频段的信号，抑制干扰和噪声信号，达到选频和提高信噪比的目的。

利用开关电容积分器可以构成开关电容滤波器，除了工作频率外，其精度和其他性能均超过了常规的有源滤波器，达到了实用水平。

扩展：active power filter，APF利用可关断电力电子器件，产生与负荷电流中谐波分量大小相等、相位相反的电流来抵消谐波的滤波装置。

一、基本概念：顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功；三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。

有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高！二、基本原理：有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。

它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。

指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。

三、基本应用：谐波主要危害：•增加电力设施负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率，造成设备浪费、线路浪费和电能损失；•引起无功补偿电容器谐振和谐波电流放大，导致电容器组因过电流或过电压而损坏或无法投入运行；•产生脉动转矩致使电动机振动，影响产品质量和电机寿命；•由于涡流和集肤效应，使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热，浪费电能并加速绝缘老化；•谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强了绝缘介质的电场强度，降低设备使用寿命；•零序（3的倍数次）谐波电流会导致三相四线系统的中线过载，并在三角形接法的变压器绕组内产生环流，使绕组电流超过额定值，严重时甚至引发事故。

•谐波会改变保护继电器的动作特性，引起继电保护设施的误动作，造成继电保护等自动装置工作紊乱；•谐波变改变了电压或电流的变化率和峰值，延缓电弧熄灭，影响断路器的分断容量；•使计量仪表特别是感应式电能表产生计量误差；•干扰邻近的电力电子设备、工业控制设备和通讯设备，影响设备的正常运行。

四、有源滤波的优点和缺点：优点：可动态滤除各次谐波，对系统内的谐波能够完全吸收；不会产生谐振。

缺点：造价太高；受硬件限制，在大容量场合无法使用:有源滤波容量单套不超过100KVA,目前最高适用电网电压不超过450V.五、应用场合有源电力滤波器可广泛应用于工业、商业和机关团体的配电网中，如：电力系统、电解电镀企业、水处理设备、石化企业、大型商场及办公大楼、精密电子企业、机场／港口的供电系统、医疗机构等。

根据应用对象不同，HTAPF-I型有源电力滤波器的应用将起到保障供电可靠性、降低干扰、提高产品质量、增长设备寿命减少设备损坏等作用。

■通信行业为了满足大规模数据中心机房的运行需要，通信配电系统中的UPS使用容量在大幅上升。

据调查，通信低压配电系统主要的谐波源设备为UPS、开关电源、变频空调等。

其产生的谐波含量都较高，且这些谐波源设备的位移功率因数极高。

通过使用有源滤波器可以提高通信系统及配电系统的稳定性，延长通信设备及电力设备的使用寿命，并且使配电系统更符合谐波环境的设计规范。

■半导体行业大多数半导体行业的3次谐波非常严重，主要是由于企业中使用了大量的单相整流设备。

3次谐波属于零序谐波，具备在中性线汇集的特点，导致中性线压力过大，甚至出现打火现象，存在着极大的生产安全隐患。

谐波还会造成断路器跳闸，耽误生产时间。

3次谐波在变压器内形成环流，加速了变压器的老化。

严重的谐波污染必然对配电系统中的设备使用效率和寿命造成影响。

■石化行业由于生产的需要，石化行业中存在着大量泵类负载，并且不少泵类负载都配有变频器。

变频器的大量应用使石化行业配电系统中的谐波含量大大增加。

目前绝大部分变频器整流环节都是应用6脉冲将交流转化为直流，因此产生的谐波以5次、7次、11次为主。

其主要危害表现为对电力设备的危害及在计量方面的偏差。

使用有源滤波器可以很好地解决这方面的问题。

■化纤行业为大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化质量，以及延长炉龄、节省能源，在化纤行业常用到电助熔加热设备，借助电极把电直接送入燃料加热的玻璃池窑中。

这些设备会产生大量的谐波，且三相谐波的频谱和幅值差别比较大。

■钢铁/中频加热行业钢铁业中常用到的中频炉、轧机、电弧炉等设备都会对电网的电能质量产生重大的影响，使电容补偿柜过载保护动作频繁、变压器和供电线路发热严重、熔断器频繁熔断等，甚至引起电压跌落、闪变。

■汽车制造业焊机是汽车制造业中不可少的设备，由于焊机具有随机性、快速性及冲击性的特点，使大量使用焊机造成严重的电能质量问题，造成焊接质量不稳、自动化程度高的机器人由于电压不稳而不能工作，无功补偿系统无法正常使用等情况。

■直流电机谐波治理大型直流电机场所都需要先通过整流设备将交流电转换为直流电，由于此类工程的负载容量都较大，因此在交流侧存在严重的谐波污染，造成电压畸变，严重时会引起事故。

■自动化生产线和精密设备的使用在自动化生产线和精密设备场合，谐波会影响到其正常使用，使智能控制系统、PLC系统等出现故障。

■医院系统医院对供电的连续性和可靠性有非常严格的要求，0类场所自动恢复供电时间T≤15S，1类场所自动恢复供电时间0.5S≤T≤15S， 2类场所自动恢复供电时间T≤0.5S，电压总谐波畸变率THDu≤3%，X光机、CT机、核磁共振都是谐波含量极高的负载。

■剧场/体育馆可控硅调光系统、大型LED设备等都是谐波源，在运行过程中会产生大量的三次谐波，不但造成配电系统的电力设备效率低下，而且还会造成灯光频闪，对通信、有线电视等微弱电回路产生杂音，甚至产生故障。

六、主要发展状况：由于有源滤波存在的不足和缺陷，目前国内市场上主要以无源滤波为主；国际上以ABB、ABLEREX（爱普瑞斯）、诺基亚、施耐德（梅兰日兰）、西门子为代表，国内以山大华天，哈工大、西安赛博、南京亚派为代表，另外清华大学电机系研制的CleanPower系列有源电力滤波器在自适应能力，稳定性以及对各种延时的最优补偿方面有了长足的进展，成为了最先进的产品之一。

随着电力电子技术的进步，有源电力滤波器以其巨大的技术优势、强大功能、逐渐下降的价格，必将最终取代传统的电容型无功补偿装置，占据市场主流。

【原创】讨论有源滤波器和无源滤波器的缺点以THS7327为例看滤波器的集成化发展方向有源滤波器是由集成运放和R、C组成，众所周知它有很多优点，但也有如下缺点:1、相对无源要用运放2、需要提供电源才能工作。

3、电阻、运放等，会产生热噪声，使得电路的噪声增大。

4、运算放大器等有源元件的高频特性限制带宽。

5、要使用高精度电容与电阻，否则会产生振荡。

6、有源元件补偿损耗，才可以得到高Q值无源滤波器常是使用电阻、电感与电容构成。

尤其是电感存在以下问题:1、电感的体积大，市面上的1mH电感至少要用1210的封装，比1mH大的电感都要有芯片那么大。

2、电感在电路中使用需要考率多方面：磁的影响了很多方面，电路中遇到磁的问题是最麻烦的问题了。

3 、L与C中寄生电阻产生电路中的损耗等推荐看一本书日本人写的就是翻译得太差了《LC滤波器设计与制作》呵呵鉴于以上原因，对滤波器的集成化发展迫不及待，集成化使得运放、电阻、电感的性能进一步提高,也使得电路更为便捷。

如TI公司的THS7314/7315/7316/7318/7327/7347等等，都是将滤波器内部集成，通过选通的方式来选择滤波器的频率，THS7327主要是通过对MSB的第6、5、4、3位选择来选取滤波器的频率的，但却仅仅只有5种选择：9/16/35/75/APFMHz；无源滤波器和有源滤波器的区别有哪些？【摘要】：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、3、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。

一、无源滤波器的优点无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，至今仍是应用广泛的被动谐波治理方法。

二、无源滤波器的分类无源滤波器主要可以分为两大类：调谐滤波器和高通滤波器。

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。

三、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，存在以下的区别：3.1、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。

3.2、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。

3.3、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。

3.4、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。