前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇濾波器設(shè)計(jì)論文范文，相信會(huì)為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

濾波器設(shè)計(jì)論文范文第1篇

關(guān)鍵詞：無功功率，諧波，有源濾波，DSP

 

0.前言

隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用,電網(wǎng)中的諧波污染也日益嚴(yán)重。另外,許多電力電子裝置的功率因數(shù)很低,給電網(wǎng)帶來額外負(fù)擔(dān)并影響供電質(zhì)量。可見消除諧波污染并提高功率因數(shù),已成為電力電子技術(shù)中的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。解決電力電子裝置的諧波污染和低功率因數(shù)問題的基本思路有兩條: (1)裝設(shè)補(bǔ)償裝置,以補(bǔ)償其諧波和無功功率; (2)對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改進(jìn),使其不產(chǎn)生諧波,且不消耗無功功率,或根據(jù)需要對(duì)其功率因數(shù)進(jìn)行控制。

1.無功與諧波自動(dòng)補(bǔ)償裝置的原理

1.1有源電力濾波器的原理

電力濾波器主要包括有源濾波器和無源濾波器,或兩者的混合,即混合濾波器。

有源電力濾波器(APF)根據(jù)其與補(bǔ)償對(duì)象連接的方式不同,分為并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種,而并聯(lián)型濾波器在實(shí)際中應(yīng)用較廣。下面以并聯(lián)型有源濾波器為例,介紹其工作原理。論文參考。HPF(High Pass Filter)是由無源元件RLC組成的高通濾波器,其主要作用是濾除逆變器高頻開關(guān)動(dòng)作和非線性負(fù)載所產(chǎn)生的高頻分量;負(fù)載為諧波源,它產(chǎn)生諧波并消耗無功功率。有源電力濾波器主要由兩部分組成,即指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路(PWM信號(hào)發(fā)生電路、驅(qū)動(dòng)電路和逆變主電路)。指令電流運(yùn)算電路的作用是檢測(cè)出被補(bǔ)償對(duì)象中的諧波和無功電流分量,補(bǔ)償電流發(fā)生電路的作用是根據(jù)指令電流發(fā)出補(bǔ)償電流的指令信號(hào),控制逆變主電路發(fā)出補(bǔ)償電流。

作為主電路的PWM變流器,在產(chǎn)生補(bǔ)償電流時(shí),主要作為逆變器工作。為了維持直流側(cè)電壓基本恒定,需要從電網(wǎng)吸收有功電流,對(duì)直流側(cè)電容充電時(shí),此時(shí)作為整流器工作。它既可以工作在逆變狀態(tài),又可以工作在整流狀態(tài),而這兩種狀態(tài)無法嚴(yán)格區(qū)分。

有源濾波器的基本工作原理是:通過電壓和電流傳感器檢測(cè)補(bǔ)償對(duì)象(非線性負(fù)載)的電壓和電流信號(hào),然后經(jīng)指令電流運(yùn)算單元計(jì)算出補(bǔ)償電流的指令信號(hào),再經(jīng)PWM控制信號(hào)單元將其轉(zhuǎn)換為PWM指令,控制逆變器輸出與負(fù)載中所產(chǎn)生的諧波或無功電流大小相等、相位相反的補(bǔ)償電流,最終得到期望的電源電流。

1.2無功與諧波自動(dòng)補(bǔ)償裝置的原理

為適應(yīng)濾波器要求容量大這一特點(diǎn),我們采用了有源電力濾波器與無源LC濾波器并聯(lián)使用的方式。其基本思想是利用LC濾波器來分擔(dān)有源電力濾波器的部分補(bǔ)償任務(wù)。由于LC濾波器與有源電力濾波器相比,其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)且成本低,而有源電力濾波器的優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償性能好。兩者結(jié)合同時(shí)使用,既可克服有源電力濾波器成本高的缺點(diǎn),又可使整個(gè)系統(tǒng)獲得良好的濾波效果。

在這種方式中,LC濾波器包括多組單調(diào)諧濾波器和高通濾波器,承擔(dān)了補(bǔ)償大部分諧波和無功的任務(wù),而有源濾波器的作用是改善濾波系統(tǒng)的整體性能,所需要的容量與單獨(dú)使用方式相比可大幅度降低。

從理論上講,凡使用LC濾波器均存在與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振的可能,因此在有源電力濾波器與LC濾波器并聯(lián)使用方式中,需對(duì)有源電力濾波器進(jìn)行有效控制,以抑制無源濾波器與系統(tǒng)阻抗之間發(fā)生諧振。論文參考。

2.無功與諧波自動(dòng)補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

(1)適用電源電壓等級(jí): 220 V(AC) , 380V(AC)

(2)有源濾波器補(bǔ)償容量: 50kVA(基波無功);150A(最大瞬時(shí)補(bǔ)償電流)

(3)可以控制的無源補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的功率等級(jí): 500kVA。

(4)在無源補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)容量范圍內(nèi),補(bǔ)償后的電源電流:功率因數(shù)高于0. 9,總諧波畸變系數(shù)(THD) <5%,三相負(fù)載電流的不對(duì)稱系數(shù)<3%。

(5)可適用的運(yùn)行環(huán)境:室內(nèi);溫度-20~

55℃;相對(duì)濕度<90%。

2.2有源濾波器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

雙DSP芯片分別采用浮點(diǎn)芯片TMS320VC33和定點(diǎn)芯片TMS320LF2407,以下簡(jiǎn)稱為VC33和F2407。對(duì)VC33來講,其運(yùn)算能力很強(qiáng),主頻最高為75MHz,但片內(nèi)資源和對(duì)外I/O端口較少,邏輯處理能力也較弱,主要用于浮點(diǎn)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理;而F2407正好相反,其片外接口資源豐富,I/O端口使用方便,但其精度和速度有一定限制。所以用于數(shù)據(jù)采集和過程控制。

中央控制器由F2407實(shí)現(xiàn),主要用于①主電路電壓、電流的采集;②四象限變流器的控制;③無源補(bǔ)償控制指令的;④顯示、按鍵控制;⑤與上位機(jī)的通訊。兩個(gè)DSP芯片通過雙端口RAM完成數(shù)據(jù)交換。通過這兩個(gè)DSP芯片的互補(bǔ)結(jié)合,可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn),使控制系統(tǒng)達(dá)到最佳組合。各相無源補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的控制及電流檢測(cè)由各自的控制器完成。各控制器通過光電隔離的RS-485通訊總線與F2407相連。

3.結(jié)論

3.1提出了一種新的電力系統(tǒng)諧波與無功功率的綜合動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式,對(duì)無功與諧波自動(dòng)補(bǔ)償裝置主電路和控制系統(tǒng)工作原理進(jìn)行了分析。

3.2由于電源系統(tǒng)的諧波對(duì)應(yīng)于一個(gè)連續(xù)的頻譜,投入有源濾波器可以大大改善濾波性能,并能抑制LC電路與電網(wǎng)之間的諧振。有源濾波器的控制系統(tǒng)采用了基于雙DSP結(jié)構(gòu)的全數(shù)字化控制平臺(tái)。論文參考。

3.3在此項(xiàng)目的實(shí)踐中,電力系統(tǒng)的功率因數(shù)提高到0.9以上,完全符合此項(xiàng)目合同的技術(shù)性能指標(biāo)。同時(shí)使供電網(wǎng)的諧波得到了有效抑制。通過儀器檢測(cè)5次、7次等諧波電流幾乎為零值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙慶華,吳琦.無功補(bǔ)償電容器容量計(jì)算及放電器的配置[J].安徽電力職工大學(xué)學(xué)報(bào),2003,(03).

[2]劉凱峰,鄭常寶.一種SVC試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2007,(06).

[3]楊孝志.幾種無功補(bǔ)償技術(shù)的分析和比較[J].安徽電力,2006,(02).

[4]柯勇,錢峰.有源電力濾波器諧波電流檢測(cè)研究及仿真[J].安徽工程科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,(02).

[5]張艷紅,張興,林閩,呂紹勤,張崇巍.與建筑相結(jié)合的光伏并網(wǎng)發(fā)電示范電站[J]中國建設(shè)動(dòng)態(tài).陽光能源,2005,(06).

[6]朱連成,王琳,寧春明,刁嫣妲.基于EXB841的IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)[J].遼寧科技大學(xué)學(xué)報(bào),2008,(01).

[7]彭偉.電力變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的非故障原因分析[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2002,(02).

[8]許婭.供電系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生原因及限制措施[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2003,(02).

[9]范木宏,成立,劉合祥.電荷泵鎖相環(huán)的全數(shù)字DFT測(cè)試法[J].半導(dǎo)體技術(shù), 2005,(04).

[10]楊越恩,王曉平.SVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)在包鋼供電網(wǎng)的應(yīng)用[J].包鋼科技, 2008,(03).

濾波器設(shè)計(jì)論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：雙頻帶通濾波器 開環(huán)諧振腔 耦合諧振腔

中圖分類號(hào)：TN713.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）07-0151-01

本世紀(jì)以來，在歐美日等國，對(duì)于雙頻濾波器的研究與設(shè)計(jì)一直受到極大的重視，迄今已開發(fā)了多種形式的雙頻濾波器，發(fā)表了很多論文和研究報(bào)告。微波雙頻帶通濾波器，可以同時(shí)工作在無線通信兩個(gè)不同頻帶。這種濾波器是用一個(gè)雙頻單元來處理兩個(gè)頻帶的信號(hào)。常用的設(shè)計(jì)方法主要有利用諧振腔結(jié)構(gòu)的高頻寄生通帶，即把諧振腔的基模諧振頻率和它的第一個(gè)雜散響應(yīng)頻率通過合理的耦合設(shè)計(jì)，分別形成雙頻帶通濾波器的第一和第二通帶。本文論述一種采用耦合諧振腔的雙頻帶通濾波器的分析和設(shè)計(jì)方法。

1 耦合諧振腔雙頻帶通濾波器原理

雙頻耦合帶通濾波器的等效電路可以看成是兩個(gè)單頻段耦合帶通濾波器的疊加，濾波器中的兩個(gè)諧振頻率由同一個(gè)諧振腔產(chǎn)生，因此諧振腔的個(gè)數(shù)可以減少一半。并且耦合諧振雙頻段濾波器的輸入輸出都只有一個(gè)諧振腔，因此設(shè)計(jì)需要在同一饋電點(diǎn)同時(shí)達(dá)到兩個(gè)頻段所要求的有載品質(zhì)因數(shù)。濾波器中諧振腔之間的耦合也需要在同一位置同時(shí)滿足兩個(gè)頻段的設(shè)計(jì)要求。

設(shè)計(jì)一個(gè)雙頻帶通濾波器，首先要確定其通帶頻率以及帶寬，然后求出諧振腔的各個(gè)參數(shù)，枝節(jié)長(zhǎng)度，位置。諧振腔之間的距離可以通過帶寬的需要來調(diào)節(jié)，在確定了諧振腔的尺寸之后，即要確定抽頭的位置，用以實(shí)現(xiàn)頻帶所需的有載品質(zhì)因數(shù)。

2 雙頻帶通濾波器的設(shè)計(jì)

利用枝節(jié)加載的開環(huán)諧振腔，采用電耦合結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一個(gè)兩腔的切比雪夫雙頻帶通濾波器。該濾波器的兩個(gè)通帶中心頻率為f1=3.0GHz，f2=5.3GHz，帶內(nèi)波紋0.01dB，3dB相對(duì)帶寬分別為FBW1=10%和FBW2=8%。

該濾波器印制于介電常數(shù)為2.65，厚度為1mm的介質(zhì)板上，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。濾波器的電耦合系數(shù)隨諧振腔的間距S變化的曲線通過軟件Ansoft HFSS仿真得出，如圖2所示。

取θ1=93°，θ2=93°，θs=30°（基于基本諧振模式f1=3GHz得出）即可以實(shí)現(xiàn)f2/f1=1.78的頻率比，并通過仿真優(yōu)化確定其相應(yīng)參數(shù)的尺寸為L(zhǎng)a=10.5mm，L1=4.2mm，L2=1.6mm。

其中頻率f1和f2處所得到的電耦合系數(shù)分別用k1和k2表示，k1和k2的大小表示著諧振腔間的耦合強(qiáng)弱，決定著兩個(gè)工作頻率的相對(duì)帶寬的大小。由圖2中曲線可知，在同一個(gè)間距S處，k1值大于k2值，也就是說，該濾波器的相對(duì)帶寬FBW1將大于FBW2。但隨著S的增加，兩條曲線逐漸接近，k1與k2間的差值減小，相對(duì)帶寬也趨于接近。

對(duì)于兩級(jí)切比雪夫?yàn)V波器，諧振腔的耦合系數(shù)由帶通濾波器的相°對(duì)帶寬FBW，切比雪夫低通原型濾波器的元件值g1和g2，對(duì)應(yīng)的頻帶n=1，2。通過計(jì)算得到濾波器的兩個(gè)頻帶的電耦合系數(shù)分別為0.047和0.037，則取間距S=0.7mm。

在確定了諧振腔的尺寸之后，即要確定抽頭的位置，用以實(shí)現(xiàn)頻帶所需的有載Qe。經(jīng)過仿真優(yōu)化，取饋點(diǎn)位置φ1=72°即可在兩個(gè)頻率處都實(shí)現(xiàn)良好的阻抗匹配，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)Lf=9.1mm，Wf=0.9mm。最終仿真該濾波器所得到的S參數(shù)曲線如圖3所示。由圖3可知，兩個(gè)3dB通帶分別為2.8-3.2GHz和5.1-5.56GHz，帶內(nèi)最大插入損耗-0.02dB和-0.07dB具有良好的通帶特性。

改變枝節(jié)的長(zhǎng)度θs，高次模的諧振頻率也隨之相應(yīng)改變，即第二個(gè)通帶的中心頻率f2將發(fā)生偏移。令θs分別為15°，30°和45°，進(jìn)行仿真分析，所得到的S21曲線如圖7所示。由圖4可知，隨著θs的變長(zhǎng)，工作頻率f2明顯向低頻處移動(dòng)，而基模頻率f1幾乎保持不變，因此可以通過調(diào)節(jié)枝節(jié)的長(zhǎng)度來改變頻率比，改變頻率f2的值。

由此可見，應(yīng)用枝節(jié)加載諧振腔可以實(shí)現(xiàn)雙頻帶通濾波器的設(shè)計(jì)，通過調(diào)節(jié)枝節(jié)的長(zhǎng)度及位置可實(shí)現(xiàn)任意頻率比。

3 結(jié)語

本文研究了雙頻耦合諧振帶通濾波器的設(shè)計(jì)理論，得到了雙頻帶通濾波器中濾波器參數(shù)與耦合系數(shù)及外部Q值之間的關(guān)系。對(duì)枝節(jié)加載開環(huán)諧振腔的特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并利用這些理論和設(shè)計(jì)方法仿真設(shè)計(jì)了一個(gè)雙頻帶通濾波器，分析了參數(shù)變化對(duì)其諧振頻率的影響，兩個(gè)3dB通帶內(nèi)最大插入損耗分別為-0.02dB和-0.07dB具有良好的通帶特性。仿真優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證了該方法設(shè)計(jì)雙頻帶通濾波器的有效性，證明了這種方法在設(shè)計(jì)無線通信系統(tǒng)雙頻帶通濾波器的可實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1]何小明.寬帶通信濾波器工藝開發(fā)和應(yīng)用[N].中國電子報(bào)，2002年.

濾波器設(shè)計(jì)論文范文第3篇

關(guān)鍵詞： 頻率測(cè)量； 聲表面波； 傳感器； 中界頻率

中圖分類號(hào)： TN911?34； TP212.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）08?0136?03

Study on a new method of frequency measurement based on SAW sensor

MA Hui?cheng

（Science and Technology Department， Xi’an Innovation College， Yan’an University， Xi’an 710100， China）

Abstract： The shortcomings of the traditional frequency measuring methods are discussed in this paper. A new method of frequency measurement based on SAW sensor and a measuring circuit are designed. The frequency is preselected by SAW band?pass filter. The signal which is higher than intermediate frequency is measured by the method of frequency measurement and period measurement for others. The hardware circuit is composed of high speed digital devices. The system has high accuracy and is worth to spread.

Keywords： frequency measurement； SAW； sensor； intermediate frequency

傳統(tǒng)的頻率測(cè)量是利用頻率計(jì)數(shù)電路[1]，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，這個(gè)規(guī)定的時(shí)間就是閘門時(shí)間，閘門時(shí)間是由雙穩(wěn)態(tài)電路提供的。測(cè)得的頻率數(shù)值[fx]，是在閘門時(shí)間[Tg]內(nèi)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)值[Nx]與閘門時(shí)間[Tg]的比值，即[fx=NxTg]。當(dāng)頻率計(jì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，被計(jì)數(shù)的信號(hào)脈沖首先通過閘門然后輸入計(jì)數(shù)器，一般狀況下，閘門的打開與閉合與計(jì)數(shù)脈沖在端口輸入的時(shí)間是不同的。因此在相同的閘門時(shí)間里，頻率計(jì)數(shù)器對(duì)相同的脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)時(shí)，最終的顯示值是不一樣的，即有可能產(chǎn)生[±1]個(gè)脈沖誤差值[2]。[Nx]會(huì)產(chǎn)生誤差，[Tg]也會(huì)產(chǎn)生誤差，這些誤差的疊加就構(gòu)成了實(shí)際的測(cè)頻誤差。利用晶振來產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)[Tg]，方法是晶振的輸出信號(hào)[fb]通過[n]級(jí)10分頻電路，即[Tg=10n×1fb]。所以，[fx=Nx/Tg=Nx×][fb10n]。最終測(cè)頻法的相對(duì)誤差[dfxfx]為：

[dfxfx=dNxNx+dfbfb] （1）

[δf=δN+δ0] （2）

式中：[δN=dNxNx=±1Nx]是示值的相對(duì)誤差，也叫量化誤差；[δf=dfxfx]是被測(cè)頻率信號(hào)的相對(duì)誤差；[δ0=df0f0]是晶體振蕩器的頻率準(zhǔn)確度，可以用來表示頻率信號(hào)的穩(wěn)定程度。

由式（2）可得，，被測(cè)頻率的相對(duì)誤差由兩方面內(nèi)容構(gòu)成。即系統(tǒng)石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度和量化誤差組成。量化誤差與兩個(gè)因素相關(guān)：被測(cè)信號(hào)的頻率值得上下限和雙穩(wěn)態(tài)電路的輸出閘門時(shí)間。在某一頻率[fx]的值不變的情況下，閘門時(shí)間[Tg]越大，誤差值越小，閘門時(shí)間[Tg]越短，誤差值越大。如果取閘門時(shí)間[Tg]為某一定值時(shí)，測(cè)量值[fx]越大，誤差越小，測(cè)量值[fx]越小，誤差就越大。在檢測(cè)過程中就會(huì)出現(xiàn)頻率值較低的信號(hào)測(cè)量精度較低，頻率值較高的信號(hào)測(cè)量值較高的情況。系統(tǒng)的測(cè)頻結(jié)果與頻率信號(hào)的高低有直接關(guān)系。為了避免出現(xiàn)以上的情況，本文設(shè)計(jì)了一種利用表面聲波器件的新式測(cè)頻法。

1 新型測(cè)頻法原理

外界的物理量可以影響聲表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）[3]傳感器輸出頻率的數(shù)值。表面聲波傳感器的固有頻率達(dá)到了百兆Hz量級(jí)，這個(gè)頻率太高，因此很難被頻率計(jì)精準(zhǔn)測(cè)量，只有通過成比例的降低頻率才能精準(zhǔn)測(cè)量。本文的被測(cè)量是表面聲波傳感器在進(jìn)行了差動(dòng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)之后輸出的頻率。這個(gè)頻率在經(jīng)過混頻電路之后就處于0～1 MHz之間。這個(gè)頻率范圍是可以精準(zhǔn)測(cè)量的。為了在頻率的兩端都有較高的測(cè)量精度和較低的測(cè)量誤差，本文設(shè)計(jì)了利用表面聲波帶通濾波器的新式頻率測(cè)量方法。帶通濾波器對(duì)于通過的信號(hào)有較強(qiáng)的選擇能力，只有信號(hào)的頻率在通頻帶內(nèi)的信號(hào)才能無失真的通過。在此可以按照頻率的高低來設(shè)計(jì)兩個(gè)聲表面帶通濾波器，設(shè)計(jì)方式主要是在插指換能器的密度上按事先計(jì)算的結(jié)果來排成不同的密度，聲波在諧振腔內(nèi)的振動(dòng)頻率由于換能器的密度不同而不同。這樣最終輸出的頻率就根據(jù)插指的密度不同而不同，整個(gè)系統(tǒng)只要2個(gè)帶通濾波器就可以了。將來如果想要實(shí)現(xiàn)精度更高的系統(tǒng)，可以考慮多個(gè)帶通濾波器的情況，這樣帶通濾波器的設(shè)計(jì)難度會(huì)增加。

頻率信號(hào)的測(cè)量方式有兩類，高頻段可以測(cè)頻以及低頻段可以測(cè)周期。至于何時(shí)測(cè)頻以及何時(shí)測(cè)周期則要看測(cè)量?jī)x器的中界頻率 的窄脈沖，以此脈沖觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)電路1，從雙穩(wěn)態(tài)電路的輸出端即得到所需要的寬度為基準(zhǔn)時(shí)間的值可以推算出外界加速度的大小。同理，當(dāng)[f1

2 分頻、計(jì)數(shù)以及顯示模塊的設(shè)計(jì)

被測(cè)信號(hào)的頻率介于0～1 MHz，相對(duì)數(shù)字電路器件來說信號(hào)的頻率稍高。電路各個(gè)元器件都有傳輸延遲的現(xiàn)象，高頻信號(hào)在測(cè)量中就會(huì)產(chǎn)生一些誤差，這些誤差體現(xiàn)在計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)，譯碼環(huán)節(jié)及數(shù)碼顯示環(huán)節(jié)上。利用D觸發(fā)器具有分頻的特性，在正式測(cè)量前對(duì)信號(hào)進(jìn)行降頻，這樣可以得到一個(gè)頻率相對(duì)較低的信號(hào)。這樣的信號(hào)在后續(xù)的測(cè)量過程中不會(huì)帶有太大的誤差。

圖2是后續(xù)電路，包括顯示、分頻和計(jì)數(shù)3個(gè)環(huán)節(jié)。頻率降低的原理是通過D觸發(fā)器對(duì)輸入被測(cè)信號(hào)首先進(jìn)行兩分頻，這樣可以得到輸入信號(hào)頻率一半的被測(cè)信號(hào)。電路的結(jié)構(gòu)是把D觸發(fā)器的端口[Q]與D觸發(fā)器的置位端口D直接連接從而構(gòu)成兩分頻電路。觸發(fā)器輸出端的輸出信號(hào)再送到10進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192D的UP端口，這個(gè)信號(hào)的頻率很高達(dá)到了1 MHz，所以必須用6個(gè)數(shù)碼管來顯示被測(cè)結(jié)果。低位計(jì)數(shù)器的C0端口和高一位的UP端口連接，這樣就可以顯示6位10進(jìn)制數(shù)字。電路圖里J1的功能是對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行清零操作，以保證測(cè)量開始時(shí)數(shù)碼管都顯示0。整體電路如圖2所示。3 試驗(yàn)結(jié)果及精度分析

利用Multisim 10軟件對(duì)測(cè)頻電路進(jìn)行分析。分析過程為選取1 MHz的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，首先進(jìn)行2分頻，整體電路里的頻率計(jì)XFC1對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，顯示示值為500 kHz。使用軟件自帶的示波器對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行觀測(cè)， 由圖3、圖4可得2分頻后的信號(hào)頻率約為被測(cè)信號(hào)頻率的一半。測(cè)試數(shù)據(jù)證明所設(shè)計(jì)的兩分頻電路滿足測(cè)量的要求。從表1可以看出，系統(tǒng)在測(cè)量時(shí)在低頻段的誤差幾乎為0，只有在高頻段才出現(xiàn)了誤差。信號(hào)源輸出的頻率為500 kHz時(shí)，系統(tǒng)的測(cè)量頻率為499 kHz，絕對(duì)誤差是1 Hz。信號(hào)源輸出的頻率為1 000 kHz時(shí)，系統(tǒng)的測(cè)量頻率為997 kHz，絕對(duì)誤差是3 Hz。

4 結(jié) 語

頻率的測(cè)量在科學(xué)研究工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面都具有很重要的作用，能否得到一個(gè)準(zhǔn)確的頻率值往往決定了一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)劣。例如：現(xiàn)代很多傳感器輸出的信號(hào)具有準(zhǔn)數(shù)字化特征，這個(gè)特征就是信號(hào)不用進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換就可以直接輸入測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，電路的結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，但是這個(gè)頻率信號(hào)的測(cè)量誤差是個(gè)難以解決的問題，傳統(tǒng)的測(cè)頻法無法解決在頻率的上、下限處測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的較大誤差。本文提出的基于頻率選擇的測(cè)頻  本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT法在誤差控制上得到了提高，但是還有一些問題尚需解決，例如下一步可以考慮測(cè)量理論的具體實(shí)現(xiàn)。利用智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新型頻率測(cè)量方法，首先要考慮選用哪種芯片，在電路中還要選取具體的雙穩(wěn)態(tài)電路和相應(yīng)的觸發(fā)器。電路中的濾波與放大電路也要設(shè)計(jì)合理，只有所有的因素滿足系統(tǒng)的需要，整個(gè)系統(tǒng)才能體現(xiàn)出設(shè)計(jì)目標(biāo)。

圖4 雙通道示波器顯示圖

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

參考文獻(xiàn)

.制造業(yè)自動(dòng)化，2010（2）：184?185.

[2] 劉駿躍.聲表面波慣性器件傳感檢測(cè)研究[D].西安：西北工業(yè)大學(xué)，2007.

濾波器設(shè)計(jì)論文范文第4篇

【關(guān)鍵詞】諧波，污染，危害，抑制

1.研究背景

電力系統(tǒng)諧波問題早在20世紀(jì)20年代和30年代就引起科學(xué)家和工程師們的注意。早在19世紀(jì)末，當(dāng)交流電以一種新興的動(dòng)力形式出現(xiàn)時(shí)，人們就發(fā)現(xiàn)了電壓、電流的波形畸變問題，并同時(shí)對(duì)畸變的原理及消除方法等開始研究。當(dāng)時(shí)在德國，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。1945年JCRead發(fā)表的有關(guān)變流器諧波的論文是早期有關(guān)諧波研究的經(jīng)典論文。

2.電力電子裝置中的諧波產(chǎn)生

諧波即對(duì)周期性的交流量進(jìn)行傅里葉分解，得到頻率大于一的整數(shù)倍基波頻率的分量。電網(wǎng)中的諧波主要是由各種大容量功率變換器以及其他非線性負(fù)載產(chǎn)生的，其中主要的諧波源是各種電力電子裝置，如整流裝置、交流調(diào)壓裝置等，這其中，整流裝置所占的比例最大，它幾乎都是采用帶電容濾波的二極管不控整流或晶閘管相控整流，它們產(chǎn)生的諧波污染和消耗的無功功率是眾所周知的；除整流裝置外，斬波和逆變裝置的應(yīng)用也很多，而其輸入直流電源也來自整流裝置，因此其諧波問題也很嚴(yán)重，尤其是由直流電壓源供電的斬波和逆變裝置，其直流電壓源大多是由二極管不控整流后經(jīng)電容濾波得到的，這類裝置對(duì)電網(wǎng)的諧波污染日益突出。

3.諧波的危害

電網(wǎng)中日益嚴(yán)重的諧波污染常常對(duì)設(shè)備的工作產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，其危害一般表現(xiàn)為：1）諧波電流使輸電電纜損耗增大，輸電能力降低，絕緣加速老化，泄漏電流增大，嚴(yán)重的甚至引起放電擊穿。2）使電動(dòng)機(jī)損耗增大，發(fā)熱增加，過載能力、壽命和效率降低，甚至造成設(shè)備損壞。3）容易使電網(wǎng)與用作補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率的并聯(lián)電容器發(fā)生諧振，造成過電壓或過電流，使電容器絕緣老化甚至燒壞。4）諧波電流流過變壓器繞組增大附加損耗，使繞組發(fā)熱，加速絕緣老化，發(fā)出噪聲。5）使大功率電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)受到干擾而影響正常工作。6）影響電子設(shè)備的正常工作，如：使某些電氣測(cè)量?jī)x表受諧波的影響而造成誤差，導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，非整數(shù)和超低頻諧波會(huì)使一些視聽設(shè)備受到影響，使計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制設(shè)備受到干擾而造成程序運(yùn)行不正常等。

4.諧波的抑制

4.1采取主動(dòng)措施，減少電力電子設(shè)備的諧波含量

1）多脈波變流技術(shù) 對(duì)于大功率電力電子裝置，常將原來6脈波的變流器設(shè)計(jì)成12脈波或24脈波變流器，以減少交流側(cè)的諧波電流含量。

2）脈寬調(diào)制技術(shù) 其基本思想是控制PWM輸出波形的各個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)刻，保證四分之一波形的對(duì)稱性。使需要消除的諧波幅值為零，基波幅值為給定量，達(dá)到消除指定諧波和控制基波幅值的目的。

3）多電平變流技術(shù) 針對(duì)各種電力電子變流器采用移相多重法、順序控制和非對(duì)稱控制多重化等方法，將方波電流或電壓疊加，使得變流器在交流電網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生的電流或電壓為接近正弦的階梯波，且與電源電壓保持一定的相位關(guān)系。

4.2安裝電力濾波器，提高濾波性能

1）無源電力濾波器。無源電力濾波器（PPF）即利用電容和電抗器組成LC調(diào)諧電路，在系統(tǒng)中能夠?yàn)橹C波提供并聯(lián)低阻通路，起到濾波作用；同時(shí)，利用電容還能補(bǔ)償無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。但由于結(jié)構(gòu)和原理上的原因，使用無源濾波裝置來解決諧波問題也存在一些難以克服的缺點(diǎn)，如：只能濾除特定次諧波，諧波補(bǔ)償頻帶較窄，過載能力小，對(duì)系統(tǒng)阻抗和頻率變化的適應(yīng)性較差，穩(wěn)定性較差，體積大，損耗大等。

2）有源電力濾波器。通過檢測(cè)電網(wǎng)中的諧波電流，然后控制逆變電路產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償電流分量并注入電網(wǎng)，以達(dá)到消除諧波的目的。APF按與系統(tǒng)的連接方式不同可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和串―并聯(lián)混合型。并聯(lián)型APF主要適用于感性電流源負(fù)載的諧波補(bǔ)償，串聯(lián)型APF主要用于消除帶電容的二極管整流電路等電壓型諧波源負(fù)載對(duì)系統(tǒng)的影響，串―并聯(lián)型APF兼有串、并聯(lián)APF的功能。APF濾波特性不受系統(tǒng)阻抗影響，不會(huì)與電網(wǎng)阻抗產(chǎn)生串聯(lián)和并聯(lián)諧振的現(xiàn)象，且對(duì)外電路的諧振具有阻尼的作用。此外，APF具有高度可控性和快速響應(yīng)性，不僅能補(bǔ)償各次諧波，還可抑制電壓閃變，補(bǔ)償無功電流，性價(jià)比較為合理。

3）混合型電力濾波器?；旌闲碗娏V波器將無源濾波器與有源濾波器組合起來，其中有源濾波器不直接承受電網(wǎng)電壓和負(fù)載的基波電流，僅起負(fù)載電流和電網(wǎng)電壓的高次諧波隔離器的作用，因而有源濾波器的容量可以設(shè)計(jì)得較小，利用串聯(lián)的有源濾波器增加高次諧波阻抗而對(duì)基波無影響的特性，可以改善無源濾波器的濾波效果，防止與電網(wǎng)之間發(fā)生諧振，但其缺陷是有源濾波器的性能很大程度上決定于電流互感器的特性。另外新型混合有源電力濾波器方案，采用開關(guān)頻率較低的IGBT構(gòu)成的逆變器來進(jìn)行無功補(bǔ)償，由開關(guān)頻率高，耐壓較低的MOSFET構(gòu)成的逆變器進(jìn)行諧波電流補(bǔ)償，高頻逆變器的輸出側(cè)采用變壓器隔離，可消除大部分干擾。為了更好地達(dá)到抑制諧波的效果，對(duì)不同的諧波源負(fù)載應(yīng)該采用相應(yīng)結(jié)構(gòu)的濾波裝置，如級(jí)聯(lián)型大功率APF、基于DSP的智能型APF等的研究都標(biāo)志著低損耗、大功率、高頻率、智能化的APF是其發(fā)展方向。

5.結(jié)論

日益嚴(yán)重諧波污染已引起各方面的高度重視，“諧波污染”已成為電網(wǎng)內(nèi)三大公害之一。隨著對(duì)諧波現(xiàn)象的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，將會(huì)找到更有效的方法抑制和消除諧波，同時(shí)也有助于制度更加合理的諧波管理標(biāo)準(zhǔn)。為了更好地達(dá)到抑制諧波的效果，對(duì)不同的諧波源負(fù)載應(yīng)該采用相應(yīng)結(jié)構(gòu)的濾波裝置，只有各方面都重視起來，進(jìn)行治理，才能還電網(wǎng)一個(gè)干凈的環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]王兆安.黃俊.電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2003

[2]陳堅(jiān).電力電子變換和控制技術(shù).北京：高等教育出版社.2002.

濾波器設(shè)計(jì)論文范文第5篇

Abstract： Based on instantaneous reactive power， harmonic and reactive current detection method research， ip-ip detection method is proposed， and the design principle of active power filter （APF） are introduced. Using the SIMULINK simulation of APF system is introduced and the design process and its results analysis， active filter system simulation will play a large role of physical production.

關(guān)鍵詞： 瞬時(shí)無功功率理論；APF；SIMULINK仿真

Key words： instantaneous reactive power；APF；SIMULINK simulation

中圖分類號(hào)：TM743 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）26-0032-02

0 引言

隨著電力電子裝置的日益廣泛使用，其本身所具有的非線性導(dǎo)致了電網(wǎng)中攜帶大量的諧波，這些諧波給整個(gè)電網(wǎng)和用電設(shè)備造成了嚴(yán)重的危害。

目前，抑制諧波的一個(gè)主要研究趨勢(shì)就是采用有源電力濾波器（APF），APF系統(tǒng)是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合的控制系統(tǒng)，對(duì)它進(jìn)行理論分析有一定難度，但可以做相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)有源濾波器控制規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解。所以，在實(shí)際裝置制作之前有必要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。

1 瞬時(shí)無功功率理論及檢測(cè)原理介紹

1.1 基于瞬時(shí)無功功率的諧波與無功電流檢測(cè)方法 假設(shè)三相電路中的電壓瞬時(shí)值為ua、ub、uc，其電流瞬時(shí)值為ia、ib、ic。對(duì)它們進(jìn)行C32變換，經(jīng)變換可以得到

■=C32■（1）

■=C32■（2）

式中：C32=■■

定義瞬時(shí)有功功率為p，瞬時(shí)無功功率為q，則

■=■■（3）

經(jīng)過低通濾波器可以得到p，q的直流分量，當(dāng)電網(wǎng)電壓沒有畸變時(shí)，p是由基波有功電流和電壓作用產(chǎn)生，q是由基波無功電流和電壓作用產(chǎn)生。則

■=■■（4）

由p，q即可計(jì)算出被檢測(cè)電流的基波分量iaf，ibf，icf為

■=C23■=C23■■■（5）

若將iaf，ibf，icf與ia，ib，ic相減，即可得到電流的諧波分量為iah，ibh，ich。

上述方法根據(jù)三相電路的瞬時(shí)無功功率理論，計(jì)算出瞬時(shí)有功功率p和瞬時(shí)無功功率q，經(jīng)過變換后，得到三相電流諧波分量，這種方法稱為p-q法。

1.2 ip-iq檢測(cè)原理介紹

ip-iq檢測(cè)方法中，需要用到與a相電網(wǎng)電壓ea同相位的正弦信號(hào)sin？棕t和對(duì)應(yīng)的余弦信號(hào)-cos？棕t，它們可以由鎖相環(huán)（PLL）和正余弦信號(hào)發(fā)生電路得到。并根據(jù)定義可以計(jì)算出ip、iq，經(jīng)過低通濾波器（LPF）得出ip、iq的直流分量ip、iq，這里 ip、iq是由iaf、ibf、icf經(jīng)坐標(biāo)變換得到的，進(jìn)而可計(jì)算出iah、ibh、ich。

2 APF仿真模型及結(jié)果分析

2.1 ip-iq模塊的設(shè)計(jì)及仿真分析

ip-iq模塊原理圖如圖2所示，三相電流先經(jīng)過C32變換、p-q變換后，經(jīng)過低通濾波器（LPF）濾除高次諧波，再經(jīng)過p-q反變換和C23變換得到基波分量。對(duì)ip-iq模塊進(jìn)行仿真。圖3為三相諧波分量。三相電流分量減去經(jīng)過變換得到的基波分量，剩下的就是三相諧波含量。此模塊的設(shè)計(jì)達(dá)到了提取諧波分量的目的，為下一步補(bǔ)償諧波分量做準(zhǔn)備。

2.2 APF 模塊的設(shè)計(jì) APF模塊設(shè)計(jì)的目的是對(duì)前面提取的三相諧波分量進(jìn)行取反，進(jìn)而補(bǔ)償?shù)诫娋W(wǎng)中，以達(dá)到消除諧波的目的。此模塊如圖4所示。經(jīng)過對(duì)APF模塊仿真，得到取反后的其中一相諧波分量，這也就是要補(bǔ)充給電網(wǎng)中的諧波含量，如圖5所示。

2.3 系統(tǒng)仿真 按照前面所述步驟，得到如下仿真系統(tǒng)，如圖6所示。經(jīng)過仿真得到治理前的電壓電流分量和治理后的電流分量，分別如圖7和8所示。

3 仿真結(jié)果分析

治理前電流波形如圖7所示，含有不少毛刺兒，即存在諧波分量。治理后如圖8所示電流波形。因此可以得出，有源電力濾波器對(duì)于三相不平衡負(fù)載的諧波電流起到了很好的補(bǔ)償作用，在動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無功方面起到了很好的效果。動(dòng)態(tài)仿真將對(duì)有源電力濾波器電力電子裝置的研制起到很大的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王璐.基于DSP的有源電力濾波器研究[D].西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2003.