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文檔簡介
1、無源濾波器:這種電路主要有無源元件R、L和C組成。 有源濾波器:集成運放和R、C組成,具有不用電感、體積小、重量輕等優點。集成運放的開環電壓增益和輸入阻抗均很高,輸出電阻小,構成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但集成運放帶寬有限,所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。 有源濾波自身就是諧波源。其依靠電力電子裝置,在檢測到系統諧波的同時產生一組和系統幅值相等,相位相反的諧波向量,這樣可以抵消掉系統諧波,使其成為正弦波形。有源濾波除了濾除諧波外,同時還可以動態補償無功功率。其優點是反映動作迅速,濾除諧波可達到95以上,補償無功細致。缺點為價格高,容量小。由于目前國際上大容量硅
2、閥技術還不成熟,所以當前常見的有源濾波容量不超過600kvar。其運行可靠性也不及無源。 一般無源濾波指通過電感和電容的匹配對某次諧波并聯低阻(調諧濾波)狀態,給某次諧波電流構成一個低阻態通路。這樣諧波電流就不會流入系統。無源濾波的優點為成本低,運行穩定,技術相對成熟,容量大。缺點為諧波濾除率一般只有80,對基波的無功補償也是一定的。 目前在容量大且要求補償細致的地方一般使用有源加無源混合型,即無源進行大容量的濾波補償,有源進行微調。 原理上講,有源濾波器可以達到很高的Q值,但是過高的Q值對于有源濾波器來說是不夠穩定的。有源濾波器的特性曲線不夠好,有可能是你使用的運放帶寬不夠。從原理上,無論有
3、源無源,實現出來的特性應該是一致的。主要還是一個制作問題。 你的說法有基本概念問題。不能說你的二階低通濾波器的相應沒有巴特沃思的相應好!因為你的濾波器就是根據巴特沃思原形設計的!你的樓下那位大蝦說的很對。無論是無源還是有源濾波器,都是基于同樣的原形,從濾波特性本身來講都是一樣的。兩者的差別不在這里。你還是應該在電路上尋找原因。 無源RC濾波器當然不能等同于有源RC濾波器,有源RC和無源LC可以實現出Bottworth函數,而用無源RC實現這個函數是很不理想的,它的最低衰耗值極高(此點鮮為人知)。所以一般不用無源RC函數作濾波器逼近函數。 不僅如此,而且經過計算,無源低通二階濾波器的品質因數非常
4、的低,最高能達到0.5,但是這個還不是所有的頻率都能夠達到的。 濾波器是一種能使有用信號順利通過而同時對無用頻率信號進行抑制(或衰減)的電子裝置。工程上常用它來做信號處理、數據傳送和抑制干擾等。以往主要采用無源元件R、L和C組成模擬濾波器,六十年代以來,集成運放獲得了迅速地發展,由它和R、C組成的源濾波器,具有不用電感、體積小、重量輕等優點。此外,由于集成運放的開環電壓增益和輸入阻抗均很高,而輸出阻抗又很低,而且,由其構成的有源濾波器還具且一定的電壓放大和緩沖作用。因此,基于放大器和R、C構成的有源濾波器應用日益廣泛。隨著微電子學的發展,人們已經可以把一些電阻和電容與運放集成在一塊芯片上構成通
5、用有源濾波器(Universal Active Filter,UAF)。這種芯片集成度高,片內集成了設計濾波器所需的電阻和電容,在應用中只需極少數外部器件就可以很方便地構成一個源濾波器。BB(Burr-Brown)公司的UAF42就是這一類通用有源濾波器的代表。它可廣泛應用于高通、低通和帶通濾波器設計中。它采用典型的狀態可調(state-variable)模擬結構,內部集成了一個反向放大器和兩個積分器。該積器包括1000F(±5%)的電容。因此較好的解決了有源波器設計中獲得低損耗(low-loss)電容的問題。 有源濾波器工作原理是:用電流互感器采集直流線路上的電流,經A/D采樣,將
6、所得的電流信號進行諧波分離算法的處理,得到諧波參考信號,作為PWM的調制信號,與三角波相比,從而得到開關信號,用此開關信號去控制IGBT單相橋,根據PWM技術的原理,將上下橋臂的開關信號反接,就可得到與線上諧波信號大小相等、方向相反的諧波電流,將線上的諧波電流抵消掉。這是前饋控制部分。再將有源濾波器接入點后的線上電流的諧波分量反饋回來,作為調節器的輸入,調整前饋控制的誤差。無源濾波器:這種電路主要有無源元件R、L和C組成。有源濾波器:集成運放和R、C組成,具有不用電感、體積小、重量輕等優點。集成運放的開環電壓增益和輸入阻抗均很高,輸出電阻小,構成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但
7、集成運放帶寬有限,所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。無源濾波裝置該裝置由電容器、電抗器,有時還包括電阻器等無源元件組成,以對某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路,以達到抑制高次諧波的作用;由于SVC的調節范圍要由感性區擴大到容性區,所以濾波器與動態控制的電抗器一起并聯,這樣既滿足無功補償、改善功率因數,又能消除高次諧波的影響。國際上廣泛使用的濾波器種類有:各階次單調諧濾波器、雙調諧濾波器、二階寬頗帶與三階寬頻帶高通濾波器等。1)單調諧濾波器:一階單調諧濾波器的優點是濾波效果好,結構簡單;缺點是電能損耗比較大,但隨著品質因數的提高而減少,同時又隨諧波次數的減少而增加,而電爐正好是低次
8、諧波,主要是27次,因此,基波損耗較大。二階單調諧濾波器當品質因數在50以下時,基波損耗可減少2050,屬節能型,濾波效果等效。三階單調諧濾波器是損耗最小的濾波器,但組成復雜些,投資也高些,用于電弧爐系統中,2次濾波器選用三階濾波器為好,其它次選用二階單調諧濾波器。2)高通(寬頻帶)濾波器,一般用于某次及以上次的諧波抑制。當在電弧爐等非線性負荷系統中采用時,對5次以上起濾波作用時,通過參數調整,可形成該濾波器回路對5次及以上次諧波的低阻抗通路。有源濾波器雖然無源濾波器具有投資少、效率高、結構簡單及維護方便等優點,在現階段廣泛用于配電網中,但由于濾波器特性受系統參數影響大,只能消除特定的幾次諧波
9、,而對某些次諧波會產生放大作用,甚至諧振現象等因素,隨著電力電子技術的發展,人們將濾波研究方向逐步轉向有源濾波器(Active PowerFliter,縮寫為APF)。APF即利用可控的功率半導體器件向電網注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流,使電源的總諧波電流為零,達到實時補償諧波電流的目的。它與無源濾波器相比,有以下特點: a不僅能補償各次諧波,還可抑制閃變,補償無功,有一機多能的特點,在性價比上較為合理; b濾波特性不受系統阻抗等的影響,可消除與系統阻抗發生諧振的危險; c具有
10、自適應功能,可自動跟蹤補償變化著的諧波,即具有高度可控性和快速響應性等特點無源 有源 濾波電路 無源濾波電路:若濾波電路僅由無源元件(電阻、電容、電感)組成。有源濾波電路:若濾波電路不僅由無源元件,還由有源元件(雙極型管、單極型管、集成運放)組成。有源電路說白點就是元件必須有工作電源支持。無源電路中的器件不需要工作電源支持。 這里可理解源就是電源。無源電路中的信號如果沒有外部信號補充最后將衰減為零,有源元件定義為可以給外部電路提供大于零的平均功率的元件,而且該平均功率可以持續無限長的時間;反之,則是無源元件。 這時候可理解源就是有源元件提供的信號源。加個結論:無源濾波電路的通帶放大倍數及其截止
11、頻率都隨負載變化而變化,這一缺點常常不符合信號處理的要求,因此產生有源濾波電路。有源濾波電路:為了使負載不影響濾波特性,可在無源濾波電路和負載之間加一個高輸入電阻低輸出電阻的隔離電路,最簡單的辦法是加一個電壓跟隨器,如圖,所示這樣就構成了一個有源濾波電路。在理想運放的條件下,由于電壓跟隨器的輸入電阻為無窮大,輸出電阻為0,因而UP僅決定于RC的取值。輸出電壓U0=UP,所以電壓放大倍數與無源放大倍數是一樣的,在集成功放功耗允許的情況下,負載變化,放大倍數的表達式不變,所以頻率特性不變。 有源濾波電路一般是由RC網絡和集成運放組成,因而必須在合適的直流電源供電
12、的情況下才能起到濾波作用,與此同時還可以進行放大。組成電路時應選用帶寬合適的集成運放。有源濾波電路不適用于高電壓大電流的負載,只適用于信號處理。通常,直流電源中整流后的濾波電路均采用無源電路,且在大電流負載時,應采用LC電感電容電路。最佳答案有源濾波器可以設計出比無源濾波器更理想的慮波曲線。當然,頻率太高運放就不行了。無源濾波器:這種電路主要有無源元件R、L和C組成有源濾波器:集成運放和R、C組成,具有不用電感、體積小、重量輕等優點。集成運放的開環電壓增益和輸入阻抗均很高,輸出電阻小,構成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但集成運放帶寬有限,所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得
13、很高。 18回答者使用放大器的濾波電路又稱為有源濾波電路。其實有源無源就是看它用到的元器件的性質。用到有源器件(如:三極管,集成放大器等)就構成有源濾波器,若只用到無源器件(電阻,電容,電感等)就是無源濾波器。有源濾波自身就是諧波源。其依靠電力電子裝置,在檢測到系統諧波的同時產生一組和系統幅值相等,相位相反的諧波向量,這樣可以抵消掉系統諧波,使其成為正弦波形。有源濾波除了濾除諧波外,同時還可以動態補償無功功率。其優點是反映動作迅速,濾除諧波可達到95以上,補償無功細致。缺點為價格高,容量小。由于目前國際上大容量硅閥技術還不成熟,所以當前常見的有源濾波容量不超過600kvar。其運行
14、可靠性也不及無源。一般無源濾波指通過電感和電容的匹配對某次諧波并聯低阻(調諧濾波)狀態,給某次諧波電流構成一個低阻態通路。這樣諧波電流就不會流入系統。無源濾波的優點為成本低,運行穩定,技術相對成熟,容量大。缺點為諧波濾除率一般只有80,對基波的無功補償也是一定的。目前在容量大且要求補償細致的地方一般使用有源加無源混合型,即無源進行大容量的濾波補償,有源進行微調是指系統的輸出信號與輸入信號,只有幅度的大小與出現的時間先后不同,波形上沒有變化稱為無失真傳輸。 由此我們可以得出,要使任意波形的信號通過線性系統后不產生波形失真,系統必須滿足的兩個條件是:
15、 1. 系統的幅頻特性在整個頻率范圍內為常數,即系統有無限帶寬的通頻帶。 2. 系統的相頻特性是經過原點的直線。 這兩個條件的物理意義是不難理解的。因為在每點上都是的倍,所以的每個頻率分量都應當是的相應分量的倍,從而有,即對所有的頻率都是常數。另外,因為較滯后一段時間,所以的每個頻率分量都要比的相應分量滯后時間,在角頻率上,對應的是各個點的相位滯后了,即。 二、群延時和相位延時 描述系統相移特性的另一種方法是群延時(或稱群時延)特
16、性來表示。群延時定義為相移特性的微分。群延時表示了一個載頻信號的包絡的延遲,包絡是包含著一定的帶寬的,所以群延時表示了一定帶寬的一組頻率成分的延遲。在沒有產生相位失真的條件下,系統的群時延特性為常數。 相位延時定義為,它是系統對給定角頻率的簡諧信號所產生的延遲。相位延時出現在載波因子中,它表明的是單一頻率的載波的延遲。 滿足不失真條件的系統只有兩種:一種是即時系統,也就是只有純電阻組成的系統。這種系統對信號只有衰減作用,系統在某時刻的響應僅僅取決于該時刻的激勵。另一種是匹配的高頻傳輸線,此時線上只有行波的作用。實際上,具有儲能元件的系統在傳輸信號的過程中都會產生失真,它是由兩個因素造成的:幅度
17、失真和相位失真。 三、幅度失真和相位失真 由于不能滿足條件而產生的失真叫做幅度失真。在這種情況下,系統對信號各個頻率分量的幅度有不同程度的衰減或放大,使得響應信號各頻率分量的相對幅度產生變化,從而引起幅度失真。 由于不能滿足條件而引起的失真叫做相位失真。在這種情況下,系統對信號各個頻率分量產生的相移不與頻率成正比,結果各個頻率分量的相對相位產生變化,造成相位失真。 無論是幅度失真還是相位失真,信號并沒有
18、產生新的頻率分量,所以它們屬于線性失真。它不同于非線性系統由于非線性特性而對所傳輸信號引起的非線性失真,非線性失真可能產生新的頻率分量。我們討論的是線性系統的幅度失真和相位失真,一般情況下,這兩種失真是同時存在而且無法區分的。但是在某些情況下,一種失真所占的比重很小,可以忽略不計,從而另一種失真就突出地表現出來。 實際上,前面所述的不失真條件沒有必要在無限寬的頻帶范圍內都滿足,而只需要在信號有效占有的頻帶內得到近似滿足。并且,如果滿足這兩個條件的頻帶太寬,即系統的通頻帶太寬,則不需要的信號也會通過系統,同時系統的噪聲也隨著頻帶的加寬而增大,這也就
19、是在實際應用中,信號通過系統后不可避免地要產生一些失真的原因。 我們所關心的是信號的失真程度在怎樣一個范圍內是可以允許的。這是一個較復雜的問題,不可能有一個普遍的解答,而要根據信號、具體系統以及給定的技術要求來分析。比如,如果我們的目的只是要產生一個寬度與輸入脈沖的寬度大小接近的輸出脈沖,而保真度并不重要,則系統的通頻帶只要大約等于輸入脈沖的占有頻帶就夠了。在搜索雷達系統中就是這樣,它只要求有一個可以辨認出來的脈沖,而波形是次要的。但是如果要求波形保真,則系統的通頻帶要數倍于信號的占有頻帶,實際上取決于所規定的脈沖上升時間。例如,在跟蹤雷達系統中,各個脈沖到達的時刻必須準確地知道,因此,雷達接受機的輸出脈沖必須上升得很陡,以便準確地判定脈沖前沿的位置。在某些導航系統和脈沖調制系統中
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