运放组成的谐波形抑制电路

谐波抑制的方法及其特点谐波抑制是指在电力系统中，通过各种技术手段来减小或消除系统中的谐波，以保证系统的稳定运行和电能质量的提高。

谐波对电力系统的影响主要表现在电源侧产生电能浪费、设备过热和电力系统的持续稳定性等方面。

下面将介绍一些常用的谐波抑制方法及其特点。

1.无功补偿方法无功补偿是通过在电力系统中引入无功电流，通过与谐波电流进行干涉或互相对抗来实现谐波抑制的目的。

根据无功补偿方式的不同，可以分为静态无功补偿和动态无功补偿两类。

静态无功补偿是指通过在电力系统中连接静止的无功补偿装置，如电容器组或者电感器组，并采用并联或者串联的方式补偿谐波功率。

静态无功补偿适用于较小规模、较低谐波频率的谐波问题。

特点是结构简单、投资成本低，但对谐波的抑制能力有一定限制。

动态无功补偿是指通过在电力系统中连接可以根据网侧电压和电流动态调整的电力电子装置，来实时地进行无功补偿。

动态无功补偿器可以根据谐波电流的频率和相位进行自适应地补偿。

特点是可靠性高、补偿能力强，适用于大规模、高谐波频率的谐波问题。

2.谐波滤波器谐波滤波器是一种通过滤除谐波电流或电压来实现谐波抑制的设备。

它由各种谐波滤波器元件（如电感、电容器、电阻等）组成，通过选择适当的元件参数和连接方式，可以在不同频率的谐波上实现良好的抑制。

谐波滤波器可以分为被动滤波器和主动滤波器两种。

被动滤波器是指通过合理选择谐波滤波器的元件参数和连接方式，在电力系统的敏感载荷端或供电侧连接谐波滤波器，以吸收或滤除谐波电流或电压。

被动滤波器结构简单、可靠性高，但对谐波内容和负载变化敏感，需要定期维护和调整。

主动滤波器是指通过控制电力电子开关装置工作时序，实时地感知谐波电流并进行相应的抗谐波干涉，以达到谐波抑制的目的。

主动滤波器具有自适应性强、动态响应速度快、滤波能力强等特点，适用于高谐波内容、频率变化较大的系统。

3.绝缘调频（PWM）技术绝缘调频技术是一种通过采用电力电子器件，通过调节电压和电流的幅值、频率和相位等参数，实现对谐波的抑制。

电力谐波的产生原因及抑制方法电力谐波是指电力系统中产生的非正弦波形，它由于交流电系统中的非线性负载、电力线上的电容器和电感器等因素引起。

电力谐波在电力系统中的存在可能会导致设备的故障、能源浪费和电网负载能力的下降。

因此，对电力谐波的产生进行有效的抑制是非常重要的。

1.非线性负载：非线性负载是电力谐波的主要源头。

非线性负载通常包括电力电子设备，如电视、计算机、UPS电源、逆变器、风力发电机等。

这些设备的工作原理会产生非线性电流，进而导致电网中谐波的产生。

2.电容器和电感器：电容器和电感器也会对电力谐波的产生做出贡献。

在电力系统中，电容器和电感器常用于无功补偿和电能储存。

然而，由于电容器和电感器的等效电路具有谐振特性，它们会对电力谐波起到放大的作用。

3.电网接地方式：电网的接地方式也会影响电力谐波的产生。

当电网采用不完全中性接地时，地线电流会导致电子设备的谐波污染。

抑制电力谐波的方法有多种，下面将介绍几种常见的方法：1.优化电力系统设计：对于新建的电力系统，可以采用谐波抑制措施进行设计。

例如，将非线性负载远离主要的电源和敏感设备，减少非线性负载对谐波的干扰。

2.增加电力系统的容量：增加系统容量可以降低电力谐波对设备的影响。

通过增加设备的容量，可以减少设备的负载率，从而降低了负载谐波。

3.应用谐波滤波器：谐波滤波器是目前应用最广泛的抑制电力谐波的方法之一、谐波滤波器可将电力谐波从电网中滤除，从而减少对设备的影响。

4.提高设备的抗谐波能力：可以通过改善设备的设计或增加额外的抗谐波装置，使得设备能够更好地抵抗电力谐波的干扰。

5.加强监测和管理：及时监测电力谐波的产生和影响程度，对于谐波超标的情况进行调整和管理。

可以采用在线监测系统对电力谐波进行实时监测，并根据监测结果采取适当的措施。

综上所述，电力谐波的产生原因主要是非线性负载、电容器和电感器以及电网接地方式等因素的综合作用。

为了有效抑制电力谐波，需要采用适当的方法，包括优化电力系统设计、增加系统容量、应用谐波滤波器、提高设备的抗谐波能力以及加强监测和管理等。

电力系统中的谐波及其抑制措施谐波是电力系统中常见的一种电信号，它是由电力系统中非线性设备引起的。

谐波会导致电力系统不稳定、设备损坏和通信干扰等问题，因此谐波的抑制是电力系统设计和运行中的重要问题。

谐波的产生原理是电力系统中的非线性元件（如整流器、变频器、电弧炉等）在电压或电流作用下，产生不对称的电压或电流波形，导致谐波频率的波形在电力系统中传播和扩散。

常见的谐波频率包括3次、5次、7次等奇次谐波，以及2次、4次、6次等偶次谐波。

谐波对电力系统的影响包括以下几个方面：1.电力系统不稳定：谐波产生的电压波形失真会导致电力系统的电压稳定性下降，可能导致设备的过电压或欠电压现象，进而影响到电力系统的正常运行。

2.设备损坏：谐波电流会导致电力设备内部的电机、变压器等元件温度升高，进而影响到设备的寿命和可靠性。

3.通信干扰：谐波会在电力线上传播，通过电网对通信系统产生干扰，降低通信系统的传输质量。

为了抑制谐波，可以采取以下几种措施：1.使用谐波滤波器：谐波滤波器是一种专门用于抑制谐波的滤波器。

它可以根据谐波频率的不同，选择相应的滤波器进行安装，从而削弱或消除谐波成分。

2.控制负载谐波含量：减少非线性装置的使用，或者采用符合电力系统标准的电气设备，可以降低谐波的产生和传播。

3.设备绝缘和保护：合理选择电力设备的额定容量和绝缘等级，增加设备的绝缘保护，提高设备的抗谐波能力。

4.进行谐波分析和监测：对电力系统中的谐波进行分析和监测，及时了解谐波的产生和传播情况，以便采取相应的措施进行调整和优化。

5.增加电力系统的容量和稳定性：通过增加线路容量、改善电力系统的稳定性，可以降低谐波对电力系统的影响。

综上所述，谐波是电力系统中的一个重要问题，对电力系统的稳定性和设备的正常运行产生不利影响。

通过采取谐波滤波器、控制负载谐波含量、设备绝缘和保护、谐波分析和监测、以及增加电力系统的容量和稳定性等措施，可以有效地抑制谐波，维护电力系统的正常运行。

干货｜大学生电子竞赛题目分析——放大器非线性失真研究装置1任务设计并制作一个放大器非线性失真研究装置，其组成如图所示，图中的K1和K2为1×2切换开关，晶体管放大器只允许有一个输入端口和一个输出端口。

2要求K1和K2均投到各自的“1”端子，外接信号源输出频率1kHz、峰峰值20mV的正弦波作为晶体管放大器输入电压u i，要求输出无明显失真及四种失真波形u o，且u o的峰峰值不低于2V。

外接示波器测量晶体管放大器输出电压u o波形。

（1）放大器能够输出无明显失真的正弦电压u o（2）放大器能够输出有“顶部失真”的电压u o（3）放大器能够输出有“底部失真”的电压u o（4）放大器能够输出有“双向失真”的电压u o（5）放大器能够输出有“交越失真”的电压u o（6）分别测量并显示上述五种输出电压u o的“总谐波失真”近似值。

（7）其他3说明（1）限用晶体管、阻容元件、模拟开关等元器件设计并实现图中的受控晶体管放大器，其输出的各种失真或无明显失真的信号必须出自该晶体管放大电路，禁用预存失真波形数据进行D/A转换等方式输出各种失真信号。

（2）在设计报告中，应结合电路设计方案阐述出现各种失真的原因。

（3）无明显失真及四种具有非线性失真电压u o的示意波形如下图所示：（4）总谐波失真定义：线性放大器输入为正弦信号时，其非线性失真表现为输出信号中出现谐波分量，常用总谐波失真（THD：total harmonic distortion）衡量线性放大器的非线性失真程度。

THD定义：若线性放大器输入电压其含有非线性失真的输出交流电压为则有：在完成设计要求的第（6）项时，谐波取到五次即可，即（5）对THD自动测量期间，不得有任何人工干预。

（6）K1和K2的“2”端子用于作品测试。

题目分析与方案设计本题主要由两部分组成：一个晶体管放大器、一个谐波分析电路。

题目要求的晶体管放大器是一个具有特殊要求的放大器，要求通过切换某些元件后，不仅能够输出正常的无失真波形，还能输出4种失真波形，分别为顶部失真、底部失真、双向失真与交越失真。

在运放电路设计中如何降低电源噪声？
 电源纹波
 在全波整流的线性稳压供电的电路中，100Hz纹波是主要的电源噪声，对于运放电路，100Hz噪声电平通常要求控制在10nV-100nV(RTI)内，这取决于三个因素：运放在100Hz时的电源抑制比(PSRR)，稳压器的纹波抑制比及稳压器的输入滤波电容的大小。

图1是OP77的PSRR-频率曲线，可以看出，OP77在100Hz时PSRR大约是76dB，要获得不大于100nV(RTI)的性能，供电电源的纹波必须小于0.6mV。

常用的三端稳压一般能提供大约60dB 的纹波抑制能力，在这种情况下，稳压器的输入滤波电容必须足够大，以将输入端的纹波限制在0.6V以下。

 电源去耦
 典型的串联稳压器供电的电源中包含有幅度为150uV，频率范围为
100Hz-100KHz的噪声，开关型电源更严重，运放的PSRR在高频时以
20dB/Decade的速度降低，通过在电源脚加RC或LC去耦网络，能滤除大部分噪声，电路形式如图3。

在使用RC去耦时，应该注意负载电流的变化会导致对电源脚上电压的调制。

电子技术实验报告实验名称：集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器系别：班号：实验者姓名：学号：实验日期：实验报告完成日期：目录一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)1、产生自激振荡的条件 (3)2、RC 串-并联网络的选频特性 (4)3、自动稳幅 (5)三、实验仪器 (6)四、实验内容 (7)1、电路分析及参数计算 (7)2、振荡器参数测试 (8)3、振幅平衡条件的验证 (9)4、观察自动稳幅电路作用 (10)五、误差分析 (10)六、实验心得 (11)一、实验目的1、掌握产生自激振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件。

2、了解文氏电桥振荡器的工作原理及起振条件和稳幅原理。

二、实验原理1、产生自激振荡的条件所谓振荡器是指在接通电源后，能自动产生所需的信号的电路，如多谐振荡器、正弦波振荡器等。

当放大器引入正反馈时，电路可能产生自激振荡，因此，一般振荡器都由放大器和正反馈网络组成。

其框图如图1 所示。

振荡器产生自激震荡必须满足两个基本条件：（1）振幅平衡条件：反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅，即：V F = V i或|AF| = 1（2）相位平衡条件：反馈信号与输入信号应同相位，其相位差应为：Ф= ФA + ФF = ±2nπ（n = 0、1、2……）为了振荡器容易起振，要求|AF|>1，即：电源接通时，反馈信号应大于输入信号，电路才能振荡，而当振荡器起振后，电路应能自动调节使反馈信号的振幅应该等于输入信号的幅度，这种自动调节功能称为稳幅功能。

电路振荡产生的信号为矩形波信号，这种信号包含着多种谐波分量，故也称为多谐振荡器。

为了获得单一频率的正弦信号，要求在正反馈网络具有选频特性，以便从多谐信号中选取所需的正弦信号。

本实验采用RC 串-并联网络作为正反馈的选频网络，其与负反馈的稳幅电路构成一个四臂电桥，如图3 所示，故又称为文氏电桥振荡器。

2、RC 串-并联网络的选频特性RC 串-并联网络如图2（a ）所示，其电压传输系数为：2()1122F +=12R1211(1)(21)122R2112R VF jwR c R c VO R j wc R jwc jwR c c wc R ++==+++++-（）当R1= R2= R ， C1= C2= C 时，则上式为：1()13()F j wRc wRc +=+-若令上式虚部为零,即得到谐振频率f o 为：1fo=2RC π 当f=f o 时，传输系数最大，且相移为0，即：F max =1/3，φF =0传输系数 F 的幅频特性和相频特性如图2（b ）（c ）所示。

任务书【实验名称】基于运放的信号发生器设计【设计任务】本课题要求使用集成运算放大器制作正弦波发生器，在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电路。

【设计要求】1、采用经典振荡电路，产生正弦信号，频率范围400Hz~100kHz2、双电源供电3、信号经过放大、驱动电路，可在1KΩ负载条件下：（1）正弦波最大峰-峰值3V，幅值可调，谐波失真小于3%【提供元器件】1、运算放大器LM3244、二极管5、电阻电容电位器同轴电位器一设计思路与解决方法模电实验报告设计要求①：采用经典振荡电路，产生正弦信号，频率范围100Hz~100kHz 解决方案：使用运算放大器LM324，组成由基本放大电路，选频网络，正反馈网络构成的经典振荡电路，产生自激振荡的正弦波。

使用同轴电位器，对信号的频率范围进行调节，使其在100Hz~100kHz时可产生幅值不变的正弦波。

设计要求②：双电源供电解决方案：选取数电箱的两个15V电压输出，将第一组的+15V端接在LM324的4管脚（即运放器的Vcc端）；第一组的-15V接在第二组的+15V端，再将第二组的+15V端接地；第二组的-15V端接在LM324的11管脚（即运放器的GND端）设计要求③：信号经过放大、驱动电路，可在1KΩ负载条件下：（1）正弦波最大峰-峰值3V，幅值可调，谐波失真 3%2.1经典振荡器部分经典振荡器部分由基本放大电路，选频网络，正反馈网络组成。

其中，基本放大电路作用：使电路获得一定幅值的输出量；选频网络作用：确定电路的振荡频率，保证电路产生正弦波振荡；正反馈网络作用：在振荡电路中,当没有输入信号的情况下,输入正反馈信号作为输入信号。

一．实验原理振荡电路有RC正弦波振荡电路、桥式振荡电路、移相式振荡电路和双T网络式振荡电路等多种形式。

其中应用最广泛的是RC桥式振荡电路，电路如图1． 电路分析RC 桥式振荡电路由RC 串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC 选频网络形成正反馈电路，决定振荡频率0f 、1R 、f R 形成负反馈回路，决定起振的幅值条件，该电路的振荡频率，D1、D2为稳压管。

电力谐波的产生原因及其抑制方法电力谐波指的是电力系统中出现的非正弦波形，是由于电力系统中的非线性负载和电力设备等产生的。

它会对电力系统的稳定性和运行质量产生不利影响，因此需要采取相应的抑制方法来减小谐波水平。

1.非线性负载：电力系统中广泛使用的非线性负载设备，如电弧炉、变频器、电子设备等，其负载特性是非线性的，会导致电流与电压的失配，产生谐波。

2.电力设备：电力系统中的电力设备，如变压器、发电机、变电设备等，其磁化和饱和特性也会引起谐波。

3.电力系统的并联谐振：当电容、电感等元件在电力系统中呈并联连接时，会出现谐振现象，从而产生谐波。

4.电力系统的不对称操作：电力系统中的不对称运行，如三相电流不平衡、电压不平衡等，也会引起谐波的产生。

为了减小电力谐波的影响，可以采取以下几种抑制方法：1.滤波器和补偿器：通过安装合适的谐波滤波器和补偿器，将谐波电流或电压引入这些设备中，并通过调节参数来抑制谐波。

2.谐波控制器：使用专门的谐波控制器，通过对电流进行监测和控制，实现对谐波的有效消除和抑制。

3.谐波发生器：使用谐波发生器对电力系统进行谐波注入，从而实现对谐波的消除或者切除。

4.谐波滤波器：在电力系统中添加谐波滤波器，通过对谐波进行吸收或变换，并将其回馈到电网中，以减小谐波的扰动。

5.调整电力设备：对电力设备进行调整和优化，减小非线性特性，从而降低谐波的产生。

总结起来，电力谐波的产生是由于电力系统中的非线性负载和电力设备等因素所致。

为了有效抑制电力谐波，可以采取滤波器、补偿器、控制器等方法，以减小谐波的影响。

此外，对电力设备进行调整和优化也是降低谐波的有效手段。

对于电力系统的设计和运行，应该重视谐波抑制的问题，从而保证电力系统的正常运行和供电质量。

谐波抑制的方法及其特点(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--电力系统谐波抑制方法及其特点分析随着电力电子技术的发展，接入电网的整流、换流设备和其他各种非线性负荷设备日益增加，这些电气设备产生大量的谐波电流注入电网，危及电力设备、用户设备和电力系统的安全运行。

必须采取措施，抓紧治理，抑制电力系统谐波，把电网中的谐波含量控制在允许范围之内[1]。

电力系统谐波抑制是改善电能质量、净化电网的一个重要方面。

对谐波抑制的方法主要有三种途径:第一种是在谐波源上采取措施，从改进电力电子装置入手，使注入电网的谐波电流减少，也就是最大限度地避免谐波的产生；第二种是在电力电子装置的交流侧利用LC无源滤波器和电力有源滤波器对谐波电流分别提供频域谐波补偿和时域谐波补偿。

这类方法属于对已产生的谐波进行有效抑制的方法;第三种就是改善供电环境[2]。

1、降低谐波源的谐波含量降低谐波源的谐波含量也就是在谐波源上采取措施，最大限度地避免谐波的产生。

这种方法比较积极，能够提高电网质量，可大大节省因消除谐波影响而支出的费用，并避免因加装消谐装置而引发的其它负面影响。

具体方法有:增加换流装置的脉动数换流装置是电网中的主要谐波源之一，其产生的谐波主要集中在特征谐波，非特征谐波含量通常很少，特征频谱为:n=kp士1，则可知脉动数p增加，n也相应增大，而工n、工l/n，故谐波电流将减少。

因此，增加整流脉动数，可平滑波形，减少谐波。

例如:当脉动数由6增加到12时，可有效的消除幅值较大的低频项，从而使谐波电流的有效值大大降低。

利用脉宽调制(PWM)技术PWM技术，就是在所需的频率周期内，通过半导体器件的导通和关断把直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲，可达到抑制谐波的目的。

若要消除某次特定谐波，可在控制PWM输出波形的各个转换时刻，保证四分之一波形的对称性，根据输出波形的傅里叶级数展开式，使需要消除的谐波幅值为零，基波幅值为给定量，组成非线性超越方程组计算各个开关通断时刻，达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的。