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1、基于MATLAB有源滤波器的研究设计西安电子科技大学长安学院信息工程系07111015赵玉凯一实验目的1.了解有源滤波器的功能,现状与发展趋势2.理解有源滤波器的工作原理;3.学习有源滤波器的设计方法;4.学习有源滤波器的MATLAB仿真;5.总结实验成果。二论文内容分章介绍第一章绪论1.1有源滤波器的现状及发展趋势1.2有源滤波器1.21概念1.22主要应用领域滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种：①无源滤波器:由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成②有源滤波器
2、:一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。从功能来上有源滤波器分为：低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）、全通滤波器（APF）。其中前四种滤波器间互有联系，LPF与HPF间互为对偶关系。当LPF的通
3、带截止频率高于HPF的通带截止频率时，将LPF与HPF相串联，就构成了BPF，而LPF与HPF并联，就构成BEF。在实用电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。第二章有源滤波器的设计2.1有源滤波器的原理图2.2有源二阶滤波电路的形式与特点2.3有源滤波器的设计有源滤波器的原理图典型的二阶有源低通滤波器电路如图8-1(a)所示：电路的选频特性基本上取决于RC网络，电路还兼有同相放大功能，调节RF、Rf即可调节电路增益。由于运算放大
4、器在同相工作时输入端有较高的共模电压，故应选用共模输入电压较高的运算放大器。10k10k0.1u0.1u10k10k通带电压放大倍数：通带截止频率：(a)电路(b)幅频特性图8-1二阶有源低通滤波器电路及其幅频特性第三章硬件部分3.1有源滤波器的基本原理3.2有源滤波器的技术优势3.3有源滤波器的产品设计及生产遵循的内，国际标准3.4有源滤波器的基本应用3.5有源滤波器的主要发展状况3.6有源滤波器与无源滤波器性能的比较第四章软件部分4.1MATLAB软件的基本概念4.2MATLAB的基本功能4.3MATLAB的应用4
5、.4MATLAB的发展历程4.5MATLAB的新版本新功能4.6MATLAB的特点与优势4.7MATLAB的常用工具箱及常用函数第五章有源滤波器的MATLAB仿真5.1瞬时无功理论与PWM脉宽调试5.2仿真图形5.3仿真图形分析第六章基于matlab有源滤波器的总结6.1仿真结果分析6.2本文总结有源滤波器的MATLAB仿真图形仿真结果分析抑制谐波的关键在于滤波器能够实时地、准确地、快速地检测出谐波。本文所提出的根据瞬时无功功率理论检测谐波电流的方法,能够较好地满足以上要求。由仿真的波形图可以总结出该有源滤波器具有如下
6、特点：(1)从得到的仿真结果可以看出,有源滤波器对主提升机房供电电源中的谐波有着明显的抑制作用,使流入电网的电流波形得到明显改善,电源电流的畸变率由原来的29.68%下降到3.31%,达到了补偿和抑制谐波的目的。(2)有源滤波器的主电路采用MOSFET管,由于MOSFET管具有良好的可控性,因此,该滤波器可以快速地反应波形的变化,这使得有源滤波器有良好的跟踪性,可实时地滤除谐波。(3)从有源滤波器的总体结构来看,该有源滤波器结构简单,根据瞬时无功功率理论,可以设计出谐波检测电路或应用DSP芯片来实现电流检测。这样,不仅
7、提高了运算的速度,而且降低了滤波器的损耗,经济上是可行的。本文总结本文利用Matlab仿真软件对有源电力滤波器进行建模和仿真,验证了所提控制法正确性和快速性。仿真结果也表明了有源电力滤波器可以有效抑制电力电子装置所产生的谐波,它与无源滤波器相比,具有更好的补偿特性。通过仿真还表明了Matlab的Simulink和PSB在电力系统仿真中的强大功能。致谢走的最快的总是时间，来不及感叹，大学生活已近尾声，四年多的努力与付出，随着本次论文的完成，将要划下完美的句号。感谢各位老师四年来对我的辛勤栽培，感谢亲爱的同学对我的帮助支持
8、，感谢陈晓老师对我论文的悉心指导。此去须怀报国志，不忘春风化雨情！谢谢观赏
