有源濾波裝置設計選型樣本

1. 有源濾波器元件選取規則，比如電容應該選取哪種材料的，電阻精度要求，運放帶寬要求等等。

現在的有源濾波一般不用模擬有源濾波而是數字濾波，對元器件無特殊要求，一般1%的器件精度足夠，特殊要求精準的濾波器是合成的，不是一級一個電路能完成的，運放只要滿足本級的頻帶內的平穩就可以。 數字濾波重點是演算法問題

2. RC有源濾波器的設計

FilterProTM v3.0

3. 濾波電抗器和濾波器的工作原理和選型

濾波電抗器的原理
交流電經半波或全波整流後，其波形起伏變化很大，對於一些要求較高的場合，這樣的電源是沒法使用的。交流電流經電感線圈時，線圈會產生自感電動勢，此電動勢會隨著電流波形的變化而變化，並總是要阻止原電動勢的增大或減小，輸入電流增大時，自感電動勢會阻止電流增大，輸入電流減小時，自感電動勢會阻止電流減小，從而達到減小波形的起伏的作用。感抗等於電感和頻率的積，當電流頻率高到一定程度時，感抗就很大了，這樣對於高頻率交流電來說，電感就想當於是開路的，這樣可以在電路中起到一個阻隔高頻的作用，而讓直流電流和低頻的電流通過，也就是可以濾掉高頻波。
濾波器是一種對信號有處理作用的器件或電路。
濾波器分為有源濾波器和無源濾波器。
主要作用是：讓有用信號盡可能無衰減的通過，對無用信號盡可能大的衰減。 濾波器一般有兩個埠，一個輸入信號、一個輸出信號
利用這個特性可以選通通過濾波器的一個方波群或復合噪波，而得到一個特定頻率的正弦波。
濾波器是由電感器和電容器構成的網路，可使混合的交直流電流分開。電源整流器中，即藉助此網路濾凈脈動直流中的漣波，而獲得比較純凈的直流輸出。最基本的濾波器，是由一個電容器和一個電感器構成，稱為L型濾波。所有各型的濾波器，都是集合L型單節濾波器而成。基本單節式濾波器由一個串聯臂及一個並聯臂所組成，串聯臂為電感器，並聯臂為電容器。在電源及聲頻電路中之濾波器，最通用者為L型及π型兩種。
濾波器選取
幾種低通原型濾波器是現代網路綜合法設計濾波器的基礎，各種低通、高通、帶通、帶阻濾波器大都是根據此特性推導出來的。正因如此，才使得濾波器的設計得以簡化，精度得以提高。
理想的低通濾波器應該能使所有低於截止頻率的信號無損通過，而所有高於截止頻率的信號都應該被無限的衰減，從而在幅頻特性曲線上呈現矩形，故而也稱為矩形濾波器（brick-wallfilter）。遺憾的是，如此理想的特性是無法實現的，所有的設計只不過是力圖逼近矩形濾波器的特性而已。根據所選的逼近函數的不同，可以得到不同的響應。雖然逼近函數多種多樣，但是考慮到實際電路的使用需求，我們通常會選用「巴特沃斯響應」或「切比雪夫響應」。
「巴特沃斯響應」帶通濾波器具有平坦的響應特性，而「切比雪夫響應」帶通濾波器卻具有更陡的衰減特性。所以具體選用何種特性，需要根據電路或系統的具體要求而定。但是，「切比雪夫響應」濾波器對於元件的變化最不敏感，而且兼具良好的選擇性與很好的駐波特性（位於通帶的中部），所以在一般的應用中，推薦使用「切比雪夫響應」濾波器。

4. 怎麼選擇有源濾波器

交流非同步電動機在從變頻拖動切換到工頻拖動的時候，必須滿足兩個電源之間保持頻率、相位、電壓基本一致。本文講述了一種實現比較兩者頻率、相位的實用方法，並探討如何通過鎖相技術使得變頻電源能與工頻電源保持頻率與相位的一致。

變頻器的輸出電壓經分壓、隔離、放大、帶通濾波後恢復出正弦波信號，再經過過零比較器得到方波信號 ，方波信號 的頻率和相位與正弦波保持一致；工頻電壓通過和上面電路參數完全相同的電路，經分壓、隔離放大、濾波、過零比較後得到另外一路方波信號 。兩路方波信號 、 通過鑒相-鑒頻電路後，經低通濾波器濾波反饋到變頻器的模擬量輸入端，控制變頻器的輸出頻率和相位，使得它能與工頻電源達到同步，能在一定的范圍內跟隨工頻電源的變化而變化，從而為同步切換創造條件。 基於遺傳演算法無源電力濾波器的優化設計彭協華， 張代潤， 朱代祥 (四川大學電氣信息學院，成都 610065) 摘要：針對現有無源電力濾波器的設計方法中過分依賴經驗和優化能力不強的情況，提出了一種基於遺傳演算法的無源電力濾波器設計方法。從無源濾波器成本、無功補償和濾波效果三個目標進行全局優化。通過改變遺傳交叉和變異概率來改善早熟收斂的情況。同時開發出界面友好，多種參數自選的自動設計軟體；實際模擬和實驗結果表明，所提出的設計方法正有效，所開發的軟體實用性強。關鍵詞：無源濾波器；遺傳演算法；全局優化Optimization Design of Passive Power Filter Based on Genetic AlgorithmsPENG Xiehua, ZANG Dairun, ZU Daixian (School of EEI, Sichuan Uviversity, Cheng 610065, China) Abstract：Conventional approaches for passive power filters design depend on experiences too much and they are lack of ability for optimization. A new design approach for paive power filters based on Genetic Algorithms is adopted. It macroscopically optimizes for the cost, harmonic suppression and the effect of filtering. By changing the probability of inheritance and variation, it can improve the forwardness of GA. And a new auto design software is given, which has the good interface andmany selfhelp parameters. he simulation and the experiment indicate that thisapproach is correct and efficiency and the software is worth to generalizing.Keywords： Passive power filter;Genetic algorithms;Macroscopical optimization1引言近年來電網諧波污染已日益嚴重，諧波治理問題已引起人們的廣泛關注，與電網並聯的無源電力濾波器(PPF-Passive Power Filter)由於其經濟性得到了廣泛的運用。在PPF的設計中，對LC參數的優化是一個很重要的問題；即使在有源和無源相結合的混合電力濾波器(PFS)中，無源LC參數的優化選擇也是降低有源電力濾波器(APF)安裝容量的關鍵。對無源電力濾波器參數的優化，單憑一個指標難以評價其質量的優劣。在實際工程設計中應考慮多個指標。而在現有的設計方法中，假設條件較多，一般是根據各個考慮因數的目標函數通過一定的加權系數，構成單目標函數，而加權系數的確定主要取決於經驗，因此有很大的盲目性。本文提出了基於遺傳演算法(GA—Genetic Algorithms)的PPF設計方法，並開發出了計算軟體包，較全面的考慮了PPF的成本、無功補償、諧振和濾波效果等問題。 2PPF設計原則和要求目前電網中PPF的運用中，是根據電網的諧波類型來確定濾波器的類型和組數。較常用的是幾組單調諧濾波器和一組二階高通濾波器並聯運行。一般PPF的設計應遵循以下主要原則：(1)PPF的RLC參數必須滿足串、並聯諧振的要求。(2)PPF的基波無功容量應滿足系統無功補償的要求。(3)PPF運行後，電網的諧波含量應符合國家標准(GB/14549-1993)。(4)PPF不能和電網發生串、並聯諧振。(5)確定背景諧波的容量，不僅要包括各組濾波器所濾除的容量，還要考慮其他各次諧波的影響，一般要將各次諧波電流加大10%。(6)確定電網頻率的最大正負偏差量以選擇較合適的調諧銳度(即Q值)。(7)各次單調諧濾波器的Q值相等。3遺傳演算法構成遺傳演算法是1975年由密歇根大學的olland教授提出的一種模擬生物的「適者生存，優勝劣汰」進化過程的一種迭代自適應概率搜索演算法。它表現出群體搜索策略和個體之間交換的特徵，由於它摒棄了傳統方法的逐個求解的特點，從而使其更適合多目標的優化問題。3.1 染色體構成遺傳演算法的染色體包含了解的信息。根據PPF設計原則[1]，對於單調諧濾波器有：式中ωi、Li、Ci、Ri和Q分別為單調諧濾波器的諧振頻率、電感、電容、電阻和調諧銳度。根據經驗，Q值一般取30～60，本文選取30，既保證了濾波器對頻率的選擇性，又保證了濾波器在頻漂及參數漂移下的濾波效果；ωH、LH、CH、RH 和m分別為二階高通濾波器所對應的截止頻率、電感、電容、電阻和調諧曲線形狀參數。由於m和品質因數有關，m越小(或品質因數越大)則濾波器的損耗越小。根據經驗，一般取m=0.5。 由於交流濾波電容的規格不是連續變化的，因此在設計時應優先選擇電容使其盡量滿足現有的規格。又由於ωi、ω是固定的常數，因此只要確定了Q和m，每組濾波器的各個參數可由電容一個變數來表示。染色體可以用一組n維的向量來表示：式中n為濾波器的組數。根據PPF設計原則[3]，為了不發生串、並聯諧振，染色體的論域應滿足以下邊界條件：式中，Im(·)為復數的虛部；ZHS為PPF與電網的串聯阻抗；YHS為PPF與電網的並聯導納；為了保證在頻偏的情況下系統能保持穩定，在實際中應考慮上述兩式大於一個很小的正ε。3.2 適應度函數PPF設計中考慮的因數較多，一般著重考慮成本、無功補償和濾波後的效果。(1)PPF的成本包括兩個部分：一個是初期投資成本，另一個是運行後每年的維護成本，即minF式中n為PPF的組數；k1、k2、k3為PPF的電阻、電感、電容所對應的單位價格因子；T為濾波器使用的年限；Ka為濾波器的年單位容量維護費用率；Q為PPF所能提供的總的無功補償容量；Kβ為損耗價格因子；Δq為濾波器的年電能損耗。根據本文的軟體包多次實例計算的結果，一般取ka=0.2，kβ=0.04比較合適。(2)PPF提供的無功補償應該使系統的功率因數盡可能接近1，但是同時又不能出現無功過補償的情況，即式中Qmin、Qmax為PPF提供的無功功率補償的上下限。(3)加裝無源濾波器後，電網的諧波含量應低於國家標准，為了方便，諧波電壓、諧波電流含量都以總畸變率為衡量標准，即式中THDU、THDI分別為電壓、電流總的畸變率；V1、I1為基波電壓和電流有效值Vhi、Ihi為諧波電壓和電流有效值；THDumax、THDimax為電壓、電流總的畸變率的上限。根據國家標准規定Dumax=5%，國家標准同時規定了注入公共連接點各次諧波電流的最大值，由上式可以計算得到Dimax≈0.5%。根據上述的優化目標，可以建立各自的適應度函數如下：式中C2是一個較大的正數，用來保證F2(X)始終為正值，其值可以根據具體情況確定:αv和α1都是大於零的常數，用來匹配電壓、電流畸變率的權重，一般αv:α1=1:10。3.3 染色體的選擇理論上已經證明簡單的遺傳演算法不能保證解的全局收斂性，因此需要對遺傳演算法進行改進，本文採用動態ε制約法。即對染色體進行比較、分類和選擇，同時選擇的概率隨著進化的進行而改變；將F2(X)和F3(X)設定閥值常數制約，可以看出：式中C3可以由諧波最嚴重的情況下估計得到。具體對第n代染色體進行如下操作：(1)將fi1或fi2或fi3最小的染色體100%遺傳到下一代；(2)保留滿足式(1)和(2)的染色體；(3)對只滿足式(1)或(2)的染色體按照概率Pk選擇；(4)對既不滿足式(1)，也不滿足式(2)染色體按照概率Pm選擇；(5)如果每個染色體均滿足式(1)和(2)且fi1連續三代變化很小或者達到指定的迭代次數，選出最佳染色體輸出結果。上述操作步驟中有：其中，當第i個染色體滿足條件①時k=3，滿足條件②時k=2；fi1、fi2和fi3是第i個染色體對應的適應度F1(X)、F2(X)和F3(X)的值；n為染色體的數目；εkin和εkmax是對應的適應度函數Fk(X)的最小、最大值。3.4 動態交叉、變異概率在遺傳初期，為了維持種群的優良特性，應選用較大的交叉概率和小的變異概率，而在遺傳的後期，應降低交叉作用，加大變異作用，避免得到局部收斂的解，動態調整如下：式中Pjo和Pbo為初始的交叉和變異概率；g為當前的遺傳代數；gmax為最大遺傳代數；flavg為所有染色體的F1(X) 的平均值；λ1、λ2和λ3為調整常數。 具體遺傳演算法的流程如圖1所示。4PPF設計軟體根據上文提出的演算法，開發出無源電力濾波器自動設計軟體。軟體主要功能和特點如下： (1) 只須輸入基波和諧波參數，直接得到各次諧波濾波器參數； (2) 根據不同的設計需要，計算的各個參數均可自己輸入； (3) 結果同時給出成本、無功補償和濾波效果的相對比較值； (4) 可以在計算過程中停止計算給出當前最優結果供比較； (5) 全體變數採用動態定義，尤其是大矩陣運算後即刻釋放內存，計算速度快，對計算機配置要求低； (6) 設計結果電容器參數均是國產交流濾波現有的規格； 軟體主界面如圖2所示。整個軟體用Delphi編寫，採用模塊封裝進行染色體適應度值的計算和元器件大小規格的選擇。在軟體界面上只要輸入電網側的基波信息及諧波參數，軟體將給出濾波器的各個參數；同時為了適合不同的設計需要，所有的參數，例如濾波器Q值、閥值函數的參數、迭代次數、元件初始值的范圍等均是可自行定義值。這樣可以在設計中加入個人的經驗因數，同時也避免不必要的計算。在菜單欄里有文件、編輯功能，可以對結果進行保存，比較。同時有工具、幫助等便於初次使用者參考，界面的友好性較好。5演算法實例本文以三相可控整流橋為例進行濾波器的設計。實驗中，電網短路容量為2.8MVA；整流橋負載為阻感負載，功率因數0.7；晶閘管控制角為60o。由於整流橋採用6脈沖整流，產生較大的5、7次諧波，11、13次諧波也很大。電網側功率因數達不到要求。為此，設計5、7、11、13次4組單調諧濾波器和一組高通濾波器並聯。同時考慮頻偏和系統本身參數的變化，濾波器諧振頻率比諧波源頻率低3%～5%。圖3、4是加裝濾波器前、後的電網側相電流的模擬波形。表1、4是加裝濾波器前、後的各次主要諧波電流的實際測量值。表2是根據國家標准計算得到的各次諧波的允許值。表3是濾波器的各次實際參數。從表中可以看出，注入電網的各次主要諧波電流明顯降低；電網側的電壓畸變率從15.8%降低為2.2%；功率因數從0.86提高到0.97；濾波的效果比較明顯。6 結論利用遺傳演算法全局尋優的特點，從成本、無功補償和濾波效果三個主要設計指標出發，採用動態ε制約法收索最優結果。並且開發出濾波器設計軟體包，同時對無源濾波器損耗和濾波效果的參數進行了校驗。模擬實驗證明了本文提出的模型和計算方法的正確性。同時，軟體包使用方便，給出結果盡量使用元器件現有規格，有較強的實用性。

5. 有源低通濾波器

二階有源低通濾波器
是一種使用信號通過而同時抑制無用頻率信號的電子裝置
,在信息處理、數據傳送和抑制干擾等自動控制、通信及其它電子系統中應用廣泛。
濾波一般可分為有源濾波和無源濾波,有源濾波可以使幅頻特性比較陡峭,而無源濾波設計簡單易行,但幅頻特性不如有源濾波器,而且體積較大。從濾波器階數可分為一階和高階,階數越高,幅頻特性越陡峭。高階濾波器通常可由一階和二階濾波器級聯而成。採用集成運放構成的rc有源濾波器具有輸入阻抗高,輸出阻抗低,可提供一定增益,截止頻率可調等特點
。
壓控電壓源型二階低通濾波電路是有源濾波電
路的重要一種,適合作為多級放大器的級聯。本文根據實際要求設計一種壓控電壓源型二階有源低通濾波電路,採用eda模擬軟體multisim10對壓控電壓源型二階有源低通濾波電路進行模擬分析、調試,從而實現電路的優化設計。

6. 有源濾波器的設計方法

有源濾波器的設計方法，大致可歸結為級聯法和模擬法兩大類。 先設計出能滿回足技術指標要求的LC濾波答器器作為設計原型，再用有源電路去模擬實現。這種方法又可分為元件模擬法和功能模擬法兩類，並且多以雙端終接電阻的LC梯型濾波器為原型。通常，模擬法比級聯法需用更多元件。
（1）元件模擬法
用模擬電感（能實現電感特性的不含電感元件的有源電路）取代LC濾波器中的電感元件。現有浮地模擬電感電路的性能還不夠好，用得較少。當LC濾波器中含有浮地電感時，常通過變換的方法來消除它。RLC—CRD變換是常用的一種。它是用因子K/s（s是復頻率，K為實常數）使電路中每個元件的阻抗都增大K/s倍。這種變換不會改變原電路的傳輸特性，卻使原電路中的R、L、C元件分別變成了C、R、D（頻變負阻）元件。圖2是一例子。
（2）功能模擬法 先作出LC原型濾波器電路中各電壓電流的信號流圖，再用積分器、加法器、乘法器等有源電路來實現。

7. 如何選擇有源電力濾波裝置

一、明確裝置容量
有源濾波裝置的容量是由治理諧波電流輸出能力來表示的，單位為安培（A）。
有源濾波裝置容量越大，總價越高。例如：同一品牌的300A有源濾波器比100A的有源濾波器要
二、了解諧波濾波范圍
1.每個用戶的負載特性是不一樣的，所以諧波頻譜分布是不一樣的。
例如：有的負載主要以3,5,7次諧波為主；有的負載諧波很豐富，有2~25次諧波，或者以上次諧波都有。
2.每個品牌不同系列的有源濾波器可以濾除諧波的次數是不一樣的。
有些有源濾波器只能濾除25次及以下次諧波，有些有源濾波器可以濾除50次以下諧波，這些指標對於各廠家都是不一樣的。
如果您選擇的有源濾波器可以處理的諧波次數不能覆蓋用戶的主要諧波，那麼最終的結果是諧波濾除效果不佳，甚至不能解決用戶濾除諧波的要求。
三、明確裝置規格及安裝類型
有源濾波器有三種類型：模塊化、壁掛式和整櫃式結構，他們都是由APF功率單元構成，唯一區別就是外形結構、尺寸不同。
1.整櫃式
整櫃式的有源濾波裝置是由一台或數台APF功率單元組合而成，可以直接安裝到項目現場，避免用戶自行成套的問題，簡單方便。單台整櫃最大容量可做到500A。
2.壁掛式
壁掛式有源濾波裝置是為了滿足小容量需求、且對安裝空間有限制要求的客戶需求，能夠節省空間。有50A。75A和100A等多種規格選擇。
3.模塊化

8. 求大神幫忙設計一個二階有源帶通濾波器

有源濾波器對於現代電子設備非常重要；每個數據採集系統都需要有源濾波器，將其作為抗混疊濾波器於模數轉換器之前使用，或作為反成像濾波器於數模轉換器之後使用，以獲取帶寬限制信號。 儀器依靠有源濾波器進行精確的信號測量。 有源濾波器適用於低於 1 Hz 至 10 MHz 范圍內的截止頻率，而適用於此范圍的無源濾波器設計必須具備非常大的組件值和組件尺寸。 其設計和驗證過程可能會乏味又耗時。
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9. 求RC有源濾波器設計（100分，滿意另加分）

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10. 求各位大神看看這個有源濾波器怎麼設計。有源濾波器電路，能對超過20KHz聲音信號和50Hz的工頻信號有很強的

你需要製作兩個動態濾波器：1 適合50Hz和20000Hz以上的頻率。2 這兩個濾波器都是對於頻率具有選擇性的放大和吸收。3 這個選擇性吸收放大器的特點是其反饋系統連接電容或者電感在進入濾波頻率時刻形成諧振，離開吸收頻率就退出諧振。