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有源滤波器和无源滤波器  

2009-08-28 18:52:57|  分类: 设计参考资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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无源滤波器:这种电路主要有无源元件R、L和C组成。

有源滤波器:集成运放和R、C组成,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高,输出电阻小,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限,所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。

有源滤波自身就是谐波源。其依靠电力电子装置,在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等,相位相反的谐波向量,这样可以抵消掉系统谐波,使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外,同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速,滤除谐波可达到95%以上,补偿无功细致。缺点为价格高,容量小。由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟,所以当前常见的有源滤波容量不超过600kvar。其运行可靠性也不及无源。
一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻(调谐滤波)状态,给某次谐波电流构成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的优点为成本低,运行稳定,技术相对成熟,容量大。缺点为谐波滤除率一般只有80%,对基波的无功补偿也是一定的。
目前在容量大且要求补偿细致的地方一般使用有源加无源混合型,即无源进行大容量的滤波补偿,有源进行微调。

原理上讲,有源滤波器可以达到很高的Q值,但是过高的Q值对于有源滤波器来说是不够稳定的。有源滤波器的特性曲线不够好,有可能是你使用的运放带宽不够。从原理上,无论有源无源,实现出来的特性应该是一致的。主要还是一个制作问题。

你的说法有基本概念问题。不能说你的二阶低通滤波器的相应没有巴特沃思的相应好!因为你的滤波器就是根据巴特沃思原形设计的!你的楼下那位大虾说的很对。无论是无源还是有源滤波器,都是基于同样的原形,从滤波特性本身来讲都是一样的。两者的差别不在这里。你还是应该在电路上寻找原因。

无源RC滤波器当然不能等同于有源RC滤波器,有源RC和无源LC可以实现出Bottworth函数,而用无源RC实现这个函数是很不理想的,它的最低衰耗值极高(此点鲜为人知)。所以一般不用无源RC函数作滤波器逼近函数。

不仅如此,而且经过计算,无源低通二阶滤波器的品质因数非常的低,最高能达到0.5,但是这个还不是所有的频率都能够达到的。


滤波器是一种能使有用信号顺利通过而同时对无用频率信号进行抑制(或衰减)的电子装置。工程上常用它来做信号处理、数据传送和抑制干扰等。以往主要采用无源元件R、L和C组成模拟滤波器,六十年代以来,集成运放获得了迅速地发展,由它和R、C组成的源滤波器,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外,由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高,而输出阻抗又很低,而且,由其构成的有源滤波器还具且一定的电压放大和缓冲作用。因此,基于放大器和R、C构成的有源滤波器应用日益广泛。随着微电子学的发展,人们已经可以把一些电阻和电容与运放集成在一块芯片上构成通用有源滤波器(Universal Active Filter,UAF)。这种芯片集成度高,片内集成了设计滤波器所需的电阻和电容,在应用中只需极少数外部器件就可以很方便地构成一个源滤波器。BB(Burr-Brown)公司的UAF42就是这一类通用有源滤波器的代表。它可广泛应用于高通、低通和带通滤波器设计中。它采用典型的状态可调(state-variable)模拟结构,内部集成了一个反向放大器和两个积分器。该积器包括1000μF(±5%)的电容。因此较好的解决了有源波器设计中获得低损耗(low-loss)电容的问题。
        
有源滤波器工作原理是:用电流互感器采集直流线路上的电流,经A/D采样,将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理,得到谐波参考信号,作为PWM的调制信号,与三角波相比,从而得到开关信号,用此开关信号去控制IGBT单相桥,根据PWM技术的原理,将上下桥臂的开关信号反接,就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流,将线上的谐波电流抵消掉。这是前馈控制部分。再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来,作为调节器的输入,调整前馈控制的误差。

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