课件：有源滤波器

有源滤波工作原理

有源滤波器是一种利用放大器和被动电子元件（如电容器和电感器）组成的电路，用于改变信号的频率特性。其工作原理基于放大器的放大和反馈特性。

有源滤波器主要包括两类：有源低通滤波器和有源高通滤波器。有源低通滤波器的工作原理是将输入信号经过放大器放大后，通过电容器来滤除高频分量，从而输出较低频率的信号。有源高通滤波器的工作原理则是通过放大器和电容器来滤除低频分量，使得输出信号集中在高频范围内。

不论是有源低通滤波器还是有源高通滤波器，其工作原理都包括了“放大”和“反馈”两个重要环节。通过放大器的放大作用，输入信号得到了放大，然后经过滤波器电容器或电感器的频率选择性作用，实现了对特定频率成分的放大或削弱。同时，滤波器的输出信号再经过放大器的反馈回路，使得输出信号能够稳定在预期的范围内，并且不受输入信号的波动影响。

有源滤波器相较于被动滤波器具有更好的性能和更灵活的工作方式，其原理的关键之处在于放大器的使用和反馈环路的设计。放大器能够提供较大的增益，从而增强了输入信号的弱，使得滤波器具有更高的灵敏度。而反馈机制则保证了滤波器的稳定性和准确性，能够使输出信号准确地按照预期的频率特性进行滤波。

总之，有源滤波器通过放大器和反馈机制的协同作用，能够改变信号的频率特性，实现对特定频率成分的放大或削弱。其工作原理简单且灵活，广泛应用于电子设备中的信号处理和频率调节等领域。

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基波相减的电力谐波有源滤波器

作者：万留杰

来源：《数字技术与应用》2013年第10期

摘要：在详细分析了谐波合成原理的基础上，根据谐波合成可逆原理，提出了基于基波相减的谐波分离和消除方法。通过对实现电路的具体分析，给出了谐波分离的关键电路原理图，并详细说明了其工作原理。实测证明，所提出的滤波器简单有效，可作为一种新的全频谱谐波消除手段。

关键词：谐波 滤波器

中图分类号：TM933.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0121-01

1 引言

理想中的交流电网的电压、电流都是正弦量。在交流电力系统中，由于大量非线性电气设备（例如电机，可控电子开关等）的存在，电网中的电压和电流实际不是理想的正弦量[1]。

传统上抑制谐波最为常用的方法是采用滤波装置[2]。这里详细介绍一下有源滤波器。

有源滤波的原理是由一个谐波发生器产生一个与自然谐波一模一样，但是相位相反的谐波而己。如果将电网中的谐波反相后再注入电网，同样可以消除电网中的谐波。

关键是如何将电网上的谐波出分离来。如果将畸变的波形减去其中的基波分量，那么剩下的就是所有的谐波。

2 谐波分离谐振滤波器

采用的有源滤波器如（图1）所示。

U1为工频电源，除基波外，还包含各次谐波。U2为正弦波电源，它的作用是为变压器提供标准的正弦波电压。B2为变压器，它的作用是把U1中的谐波分量分离出来，线圈B2-1的作用是把谐波提取出来，B2-2的作用是将提取的谐波电压反相。Z为隔离阻抗，为了顺利的将谐波从线路中提取出来并反相后重新注入这个电路，务必要在谐波的输入和输出端使用隔离阻抗。

因为电网中的非线性负载的存在，从而产生了谐波电压，U1是基波电压和谐波电压叠加之后的电压，如果令U1的基波电压比U2稍大或相等，则有谐波电流Ix从U1经过线圈B2-1流向U2。 龙源期刊网

有 源 滤 波 装 置 技 术 规 范 书

1. 总则

1.1 本技术规范书适用于该0.4kV系统有源滤波装置。提出了有源滤波装置装置的技术要求。

1.2 本技术规范提出的是最低限度的技术要求, 并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文。投标方应保证提供符合工业标准和本技术规范的优质产品。

1.3 本技术规范所使用的标准若与甲方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。

1.4 本技术规范书未尽事宜，由双方协商解决。

2. 招标内容

投标方提供满足本技术规范书要求的设备和各项服务，其中包括下列内容：

提供高质量的、完整的、全新的设备和相关附件。

设备的现场指导安装、调试、现场验收等。

对买方技术人员的培训、保修期的维护等。

提供技术资料。

3. 供货范围

有源滤波装置采用与低压柜并柜安装，投标方中标后需和前期中标的开关柜厂家密切配合以解决滤波装置和低压开关柜之间的并柜接口及采样方面的相关问题。此次投标不包含有源滤波装置内的水平主母线（即柜顶主母线、零、地母线）、低压进线电流信号采集用电流互感器（甲方在低压进线柜中单独提供三相电流互感器）。此外为满足装置性能的所需的一次、二次元件包括柜体均由投标人成套提供，具体供货范围如下。

表1 成套设备供货范围

序号 装置名称 型 号 单位 数量 宽*深*高 mm 备注

1 有源滤波器 TTAPF-0.4/100A 台 2 800*800*2200

台 2

备注：供货范围包含设备的设计、制造、水平母排至断路器的分支排、出厂检验、包装、运输、保险、调试以及技术培训等服务。供货范围不包含设备到现场的安装材料和现场的安装费用、水平主母排和母线框。

4. 通用技术要求

4.1 执行标准

本产品执行中华人民共和国颁发的以下标准（但不限于），遵照执行标准名称如下：

GB/T12325-2003 电能质量 供电电压允许偏差

GB/T14549-1993 电能质量 公共电网谐波

姓名： xxx

班级： XXX 学号 : xxx目录

＞基本介绍

「作原理

「、有源滤波器的功能作用 四、有源滤波器分类 五、有源低通滤波器的设计 六、总结基本介绍

滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。 在电

子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。在运算放大器广泛

应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由

于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。 本文介绍

由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带

通滤波电路。

工作原理

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PW啲调制信号，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PWMi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。

三、有源滤波器的具体功能及作用

1、滤除电流谐波

可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁

高效，满足国标对配电网谐波的要求。 该产品真正做到自适应跟踪补偿， 可以自

动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿， 80us响应负荷变

化，20ms实现完全跟踪补偿。

2、改善系统不平衡状况 可完全消除因谐波引起的系统不平衡， 在设备容量许可的情况下，可根 据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。

除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。

3、抑制电网谐振

不会与电网发生谐振， 而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自

身的谐振。这是无源滤波装置无法做到的。

4、多种保护功能