电子技术试验基础 有源滤波器的仿真
模拟电子技术设计性实验方案有源滤波器设计
模拟电子技术实验设计性实验方案实验题目：有源滤波系统设计班级：物理学2011级（1）班学号：2011433132小组成员：甘国良刘秦指导教师：潘金福凯里学院物理与电子工程学院2013 年12月有源滤波系统设计一、实验设计目的1、综合运用所学的理论知识，掌握一般电子线路分析和设计的基本方法和步骤；2、培养一定的独立分析问题、解决问题的能力；3、实践利用EDA 软件绘制电子线路原理图、PCB 图。
二、设计内容与要求1、设计二阶有源低通滤波器，要求截止频率1000H f Hz =;通带内电压放大倍数 1.5up A =,品质因素0.707Q =2、设计二阶有源高通滤波器，要求截止频率1000L f Hz =;通带内电压放大倍数 1.5up A =，品质因素0.707Q =。
3、设计二阶有源带通滤波器，要求截止频率1000L f Hz =;通带内电压放大倍数 1.5up A =,品质因0.707Q =。
三、实验设计原理 1、框图设计图1 有源滤波器整体设计2、整体电路分析（1） 二阶压控电压有源滤波器电路分析用运放与少量RC 元件构成的有源滤波器具有体积小、性能好、调整方便等优点。
在信号处理方面得到了极为广泛的应用。
二阶压控电压源有源滤波器典型的结构如所示。
图3.1 中17~y y 是电路中的导纳。
图3.1 二阶压控电压源有源滤波器二阶压控电压源有源滤波器传递函数的一般表达式为：14512341234()()()()[(1)]up o U i up A y y V s A s V s y y y y y y y A y y ==+++++-+ （3-1） 式中01f up R A R =+表示同向输入端的电压增益，适当选择17~y y ，就能构成低通、高通、带通及带阻等有源滤波器。
（2） 二阶有源低通滤波器工作原理电路为典型的单端正反馈型低通有源滤波器。
它是由两节RC 滤波电路和同相放大电路组成，其中同相比例放大电路实际上就是所谓的压控电压源。
有源滤波器仿真
1 引言电力电子产品广泛应用于工业控制领域，并且用户对电能质量要求越来越高，其中最为突出的是电压质量和谐波问题。
因此，如何提高电压质量、治理谐波就成为输配电技术中最为迫切的问题之一。
低成本的无源滤波器PF(Passive Filter)是目前普遍采用的补偿方法，但其滤波效果与系统运行参数密切相关，在特定情况下无源滤波器还可能与系统发生谐振。
80年代以来，利用功率开关的有源电力滤波器APF(Active Power Filter)的研究越来越引起人们关注。
APF是一种用于动态谐波抑制、无功补偿的新型电力电子装置，但是由于电源电压直接加在逆变桥上，其对开关器件电压等级要求较高；当负载谐波电流大时，有源滤波装置的容量也相应较大；对于高于有源滤波器开关频率的谐波也无法通过有源滤波器滤除，因此同时具有较大的补偿容量和较宽的补偿频带较为困难。
将APF与PF相结合，合理分担补偿需求，可使APF容量减小。
混合型补偿方案的基本原理就是将常规型APF上承受的基波电压移去，使有源装置只承受谐波电压，从而可显著降低有源装置的容量，充分发挥PF的高耐压、大容量、易实现等特点以及APF所具有的宽谐波抑制范围和自动跟踪等优势。
2 无源滤波器用于谐波治理的传统方式为并联无源LC滤波器，选定R、L、C的参数，使滤波网络在一定的谐波信号频率处产生谐振，从而达到抑制谐波的目的。
无源滤波器主要可以分为两大类：调谐滤波器和高通滤波器。
调谐滤波器实际应用较多的是单调谐滤波器，它是利用电感、电容的串联谐振原理构成的。
3 有源滤波器有源滤波器的基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网中只含有基波分量，达到实时补偿电流的目的。
如果要求有源滤波器在补偿谐波的同时，还补偿负载的无功，则只要在补偿电流的指令信号中增加与负载电流无功分量反极性的成分即可。
这种滤波器可对频率和大小都随时间变化的谐波以及变化的无功功率进行迅速动态跟踪补偿。
模电实验 有源滤波器
实验九 有源滤波器一、实验目的1、熟悉有源滤波器构成及其特性。
2、学会测量有源滤波器幅频特性。
二、仪器及设备1、示波器2、信号发生器三、预习要求有源滤波器又称作有源选频电路，通常用集成运放和电阻，电容网络结构。
它的作用是让指定频段信号通过，而将其余频段信号加以抑制或大幅度衰减。
分低通、高通、带通、带阻等电路。
1、低通滤波电路低通滤波器是指通过低频而抑制高频信号的滤波器，如图1所示为二阶低通滤波器。
传输函数2()11()fo oA H jw jQ ωωωω=-+1(1)f f R A R =+13f Q A =- 1o RCω= 根据上式可知，当Q 取不同值，可使电路的频率特性具有不同的特点。
一般Q 取0.7即可。
2、高通滤波器高通滤波器的功能是使频率高于某一数值（如0f ）的信号通过，而低于0f 的信号不能通过。
图9-2电路为二阶高通滤波器。
其频率特性为：2()11()fo oA H jw j Q ωωωω=-+1(1)f f R A R =+13fQ A =- 1o RC ω= 3、带通滤波器带通滤波器可由低通滤波器和高通滤波器构成，也可以直接由集成运放外加RC 网络构成，不同的构成方法，其滤波特性也不同。
带通滤波器的功能是让指定频段内的信号通过，而衰减其他频段的信号。
4、带阻滤波器带阻滤波器又称陷波器，它衰减指定频段的信号，而让其它频段的信号通过。
带阻滤波器可由低通电路和高通电路构成，也可由集成运放外加RC 网络构成，常用的带阻滤波器是由双T 网络构成，如图9-3所示其频率特性为：221()11o H jw fjQ f f =+-0f Q BW =12o f RCπ= 阻带宽度02BW f =四、实验内容1、 低通滤波器实验电路如图9-1所示。
其中：反馈电阻Rf 选用10K 电位器，5.7K 为设定值。
图9-1低通滤波器按图9-1连接电路，接通电源，将信号发生器的输出接入实验电路的输入，并使其输出为1V 的正弦波，按表9-1的要求改变输入信号的频率，用交流毫伏表测出电压值V并记录，从而测试出电路的幅频特性。
有源滤波器实验报告
有源滤波器实验报告有源滤波器实验报告引言：在电子电路实验中，滤波器是一种常见的电路元件，用于对信号进行滤波处理。
滤波器可以将某个频率范围内的信号通过，而将其他频率范围内的信号削弱或者抑制。
本实验旨在研究有源滤波器的工作原理和特性，并通过实验验证其有效性。
实验目的：1. 理解有源滤波器的基本原理；2. 掌握有源滤波器的设计和调试方法；3. 通过实验验证有源滤波器的性能。
实验原理：有源滤波器是由一个放大器和一个被动滤波器组成的。
被动滤波器是由电阻、电容和电感等被动元件组成的，其频率响应特性由被动元件的参数决定。
而有源滤波器通过加入一个放大器，可以增加滤波器的增益和频率选择性。
实验步骤：1. 搭建有源低通滤波器电路。
根据实验要求，选择合适的被动滤波器参数和放大器类型，搭建电路。
2. 进行电路调试。
通过信号发生器输入不同频率的正弦波信号，观察输出波形，并调整电路参数，使得输出波形满足实验要求。
3. 测量电路参数。
使用示波器测量电路的输入输出电压，并记录下来。
4. 更换被动滤波器参数，重复步骤2和3，以验证不同参数对滤波器性能的影响。
5. 分析实验数据。
根据测量结果，绘制电路的频率响应曲线，并分析滤波器的特性。
实验结果：通过实验，我们成功搭建了有源低通滤波器电路，并进行了调试和测量。
实验数据显示，该滤波器在截止频率以下的频率范围内，可以将输入信号通过，并且增益较高；而在截止频率以上的频率范围内，输出信号的幅值逐渐下降，达到了滤波的效果。
进一步分析实验数据，我们发现滤波器的截止频率与被动滤波器的参数有关。
当电容或电感的数值增大时，截止频率也会相应增大，滤波器的频率选择性变弱。
而当电阻的数值增大时，滤波器的增益减小，输出信号的幅值也会减小。
讨论与总结：有源滤波器是一种常见的电子电路元件，广泛应用于各种电子设备中。
本实验通过搭建和调试有源滤波器电路，验证了其滤波效果和特性。
在实验过程中，我们发现滤波器的性能受到被动滤波器参数的影响。
有源滤波器的仿真分析
２ 并联 型 有 源 电力 滤 波 器 的仿 真
分 析
并 联 型有源 电力 滤波 器系统 是一 个复 杂 的非
为指 令 电流 ； Ｉ 为 补偿 电流与 复 载 电 流之 和 。并 联 型电力 有源 滤 波器 由两 大 部 分组 成 ， 即指 令 电
流运 算 电路和 补偿 电流 发生 电路 。其 中补偿 电流
３３
武汉船 舶职 业技术 学 院学报
系统 往往 需要花 费 大量 的时 间和精力 。仿 真工作 可 以验证 控制 系 统结 构 的正 确性 ， 深 对 其 控制 加 规 律 的认 识 和理解 。系统 一些 重要控 制参 数 的仿 真结果 对实 验装 置参数 的选择 具有 一定 的参考 作
补偿 电流发生 电路 的放 大 ， 出补偿 电流 ， 得 补偿 电
流 与负 载 电流 、 波及无 功 电流抵 消 ， 谐 最终 得 到期
望 的 电源 电流 。
其 滤波 效果 依赖 于系 统 阻抗 特 性 ， 容 易 受 温 度 并
漂移、 网络上 谐 波污染 程度 、 滤波 电容 老化 及非线
有 源 滤 波器 ； 真 ； 源 滤波 器 ； 波 抑 制 仿 无 谐
ＴＨ１ ２ ４ ３．３ 文 献 标 志码 Ａ 文章编号 １ ７ —８ ０ （ ０ １ ０ —０ ３ —０ ６ １ １０ ２ １ ） ３ ０ ３ ５
根 据 有 源 滤 波 器 的 抑 波 原 理 及 其 仿 真 实 例 ， 明有 源 滤 波 器 在 船 舶 电 网谐 波抑 制 方 面 的 特点 。 说
一
用， 一些 重要 环 节 的 参数 需 要 用 仿 真来 求 取 。本
文基 于 ＵＰ Ｆ算 法对 并 联 型 有 源 电力 滤波 器 进 行 理论 简述 和仿真 分析 。 ２ １ 单 位功 率因数 的控 制策 略（ Ｆ） ． ＵＰ 的基本
有源滤波器实验报告
有源滤波器实验报告实验目的，通过实验了解有源滤波器的基本原理和性能特点，掌握有源滤波器的设计和调试方法。
一、实验原理。
有源滤波器是利用运算放大器等有源元件构成的滤波器。
有源滤波器有很高的输入阻抗，可以避免负载效应，同时具有较高的增益，能够提供滤波器所需的电压增益。
有源滤波器的频率特性由运算放大器和被动元件的特性共同决定，因此可以通过调整被动元件的数值来改变滤波器的频率特性。
二、实验仪器与设备。
1. 示波器。
2. 函数信号发生器。
3. 直流稳压电源。
4. 电阻、电容、运算放大器等元器件。
5. 面包板、连接线等。
三、实验步骤。
1. 按照设计要求，选择合适的运算放大器和被动元件，并按照电路图连接电阻、电容和运算放大器等元器件。
2. 将函数信号发生器的输出端与有源滤波器的输入端相连，调节函数信号发生器的频率和幅度，观察有源滤波器的输入输出波形。
3. 将示波器的探头分别连接到有源滤波器的输入端和输出端，调节函数信号发生器的频率，观察示波器上的输入输出波形，并记录波形的变化。
4. 分别测量不同频率下有源滤波器的输入输出电压，绘制输入输出电压与频率的关系曲线。
5. 对有源滤波器的电路参数进行调整，观察滤波器的频率特性的变化。
四、实验结果与分析。
通过实验测量得到了有源滤波器的输入输出波形和输入输出电压随频率变化的曲线。
从实验结果可以看出，有源滤波器能够实现对不同频率信号的滤波处理，同时具有较高的增益。
通过调整电路参数，可以改变有源滤波器的频率特性，实现对不同频率信号的滤波效果。
五、实验总结。
本实验通过对有源滤波器的基本原理和性能特点进行了实验验证，掌握了有源滤波器的设计和调试方法。
通过实验，加深了对有源滤波器的工作原理的理解，提高了实验操作能力和实验数据处理能力。
六、实验心得。
通过本次实验，我深刻理解了有源滤波器的原理和性能特点，掌握了有源滤波器的设计和调试方法。
在实验中，我遇到了一些问题，但通过认真思考和实验操作，最终取得了满意的实验结果。
有源滤波器 实验报告
有源滤波器实验报告有源滤波器实验报告引言：有源滤波器是一种电子电路，可以通过放大器的反馈作用来实现信号的滤波功能。
在本次实验中，我们将学习和探索有源滤波器的原理和性能，并通过实验验证其滤波效果。
实验目的：1. 了解有源滤波器的基本原理和分类；2. 掌握有源低通滤波器和有源高通滤波器的设计和实现方法；3. 通过实验验证有源滤波器的性能和滤波效果。
实验仪器和材料：1. 函数发生器2. 示波器3. 电阻、电容、放大器等元器件4. 电路连接线实验步骤：1. 准备工作：根据实验要求，选择合适的电阻、电容和放大器等元器件，并连接电路；2. 实验一：有源低通滤波器a. 将函数发生器输出的正弦信号接入有源低通滤波器的输入端；b. 调节函数发生器的频率和幅度，观察滤波器输出端的波形，并记录实验数据；c. 根据实验数据，分析滤波器的截止频率和幅频特性；d. 调节电阻和电容的数值，观察滤波器的变化情况，并记录实验数据。
3. 实验二：有源高通滤波器a. 将函数发生器输出的正弦信号接入有源高通滤波器的输入端；b. 调节函数发生器的频率和幅度，观察滤波器输出端的波形，并记录实验数据；c. 根据实验数据，分析滤波器的截止频率和幅频特性；d. 调节电阻和电容的数值，观察滤波器的变化情况，并记录实验数据。
实验结果与分析：1. 有源低通滤波器实验结果：a. 在不同频率下，滤波器输出端的波形呈现出不同的衰减特性；b. 实验数据显示，滤波器的截止频率与电阻和电容的数值相关，数值越大，截止频率越低；c. 通过调节电阻和电容的数值，可以改变滤波器的截止频率，从而实现对不同频率信号的滤波。
2. 有源高通滤波器实验结果：a. 在不同频率下，滤波器输出端的波形呈现出不同的增益特性；b. 实验数据显示，滤波器的截止频率与电阻和电容的数值相关，数值越大，截止频率越高；c. 通过调节电阻和电容的数值，可以改变滤波器的截止频率，从而实现对不同频率信号的滤波。
有源电力滤波器的simulink仿真
有源电力滤波器的仿真
黄潇嵘
随着工业电力电子器件广泛地应用，配电 网中整流器、变频调速装置、工业电源 以及各种以开关方式工作的电力电子装 置不断增加，这些负荷的非线性、冲突 性和不平衡性的用电特性，使电力系统 的电压、电流发生畸变，对供电质量造 成严重污染，谐波不仅影响电气设备正 常工作，还给电网的安全经济运行带来 隐患。 治理谐波的方法，有两大类—— 改造谐波源和采用滤波补偿装置。
基于UPF算法的仿真： UPF（单位功率因数的控制策略）算法的 目的是在APF接入点出获得单位功率因数， 及补偿谐波电流又补偿无功电流，获得整 体上的单位输入功率因数。不需要坐标变 换，跟踪较快。
谢谢大家！
3.利用三角函数正交运算 首先从三相畸形波中检测出基波电流和基波 电 压的相位差和电流的振幅，然后生成与该 振幅和相位差相同的基波电流波形。
4.利用傅立叶展开法（d-q法） 首先检测出电源电压e的相位w1和周期T，然 sin 1t和cos1t 后产生与之同步的正弦波 ， 再检测出负载电流，做如下运算。
3.电压型补偿电路 电压型有源电力滤波器的基本结构是，其 直流侧有直流电容（直流侧是一个恒定的 电压源），变流器以电压逆变方式工作。 利用交流电抗器两端的电压差产生补偿电 流，并通过控制该电流使之与补偿电流指 令值一致，以实现补偿。
电压型有源电力滤波器的电流控制方 式
1.三角载波比较方式
Matlab是啥 略
T T
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电子技术基础实验报告
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一实验预习与思考
1.复习有关滤波器的原理。
2.掌握滤波电路中截止频率、带宽的理论计算方法。
3.自主设计搭建滤波电路，要求分别实现低通、高通、带通、带阻四种滤波功能。
4.复习幅频特性的测试方法。
二实验目的
1.掌握集成运放、电阻、电容构成的有源低通、高通、带通、带阻滤波器的设计原理。
2.进一步掌握单元功能电路的搭建和调试功能。
3.掌握有源滤波器幅频特性的测试方法。
三实验仿真电路图
一低通滤波器
幅频特性
相频特性
实验2 高筒滤波器电路图
幅频特性
相频特性
3带通滤波器
幅频特性
相频特性
实验心得
通过multisim软件，可以仿真大多数电路，进而达到学习检验的目的。
通过设计并测试有源二阶高通，低通，带通滤波器，加深了对于模拟电路和电子技术试验的认识。