如何設(shè)計(jì)有源濾波器?有源濾波器如何選型?

有源濾波器是一種類型的模擬電路實(shí)現(xiàn)一個(gè)電子濾波器使用的活性組分，通常是放大器。濾波器設(shè)計(jì)中包含的放大器可用于改善濾波器的成本、性能和可預(yù)測性。

一、如何設(shè)計(jì)有源濾波器

有源濾波器的設(shè)計(jì)方法，大致可歸結(jié)為級聯(lián)法和模擬法兩大類。

1、級聯(lián)法

根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，求出可以物理實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)移函數(shù)(通?？捎涩F(xiàn)成的有源濾波器資料和手冊中查得)，并將它分解為低階函數(shù)(主要是二階函數(shù))之積，將這些低階函數(shù)分別用有源電路實(shí)現(xiàn)后再級聯(lián)起來，就實(shí)現(xiàn)了原轉(zhuǎn)移函數(shù)。實(shí)現(xiàn)低階函數(shù)的電路通稱為基本節(jié)，已有許多典型的二階基本節(jié)電路供設(shè)計(jì)者選用。按基本節(jié)中使用放大器的數(shù)目可分為單放大器電路、雙放大器電路、三放大器電路、四放大器電路，圖1給出了幾個(gè)基本節(jié)示例。級聯(lián)法設(shè)計(jì)過程比較簡單，電路特性調(diào)整容易，所實(shí)現(xiàn)的電路比較經(jīng)濟(jì)，是常用的方法。

2、模擬法

先設(shè)計(jì)出能滿足技術(shù)指標(biāo)要求的LC濾波器器作為設(shè)計(jì)原型，再用有源電路去模擬實(shí)現(xiàn)。這種方法又可分為元件模擬法和功能模擬法兩類，并且多以雙端終接電阻的LC梯型濾波器為原型。通常，模擬法比級聯(lián)法需用更多元件。

(1)元件模擬法

用模擬電感(能實(shí)現(xiàn)電感特性的不含電感元件的有源電路)取代LC濾波器中的電感元件?，F(xiàn)有浮地模擬電感電路的性能還不夠好，用得較少。當(dāng)LC濾波器中含有浮地電感時(shí)，常通過變換的方法來消除它。RLC—CRD變換是常用的一種。它是用因子K/s(s是復(fù)頻率，K為實(shí)常數(shù))使電路中每個(gè)元件的阻抗都增大K/s倍。這種變換不會改變原電路的傳輸特性，卻使原電路中的R、L、C元件分別變成了C、R、D(頻變負(fù)阻)元件。圖2是一例子。

(2)功能模擬法 先作出LC原型濾波器電路中各電壓電流的信號流圖，再用積分器、加法器、乘法器等有源電路來實(shí)現(xiàn)。

二、有源濾波器如何選型

有源濾波器是整治諧波的合理的方法，那麼如何挑選有源濾波器就變成了難點(diǎn)。選擇有源濾波器時(shí)，應(yīng)考慮的因素包括：頻率范圍、增益、抑制電網(wǎng)中的電磁干擾、放大器的噪聲等。應(yīng)根據(jù)應(yīng)用的要求，確定有源濾波器的參數(shù)，以確保其能夠滿足應(yīng)用的要求。

1.布線方法的挑選

①有源濾波器依據(jù)電網(wǎng)和負(fù)荷特性，各自有三相三線系列產(chǎn)品和三相四線系列產(chǎn)品數(shù)字功放電力工程過濾設(shè)備，三相三線系列產(chǎn)品關(guān)鍵對于電子整流器、變頻調(diào)速器、大中型UPS、中頻感應(yīng)爐、中頻爐等工業(yè)生產(chǎn)型大空間離散系統(tǒng)負(fù)載，有著合理的過濾工作能力，能與此同時(shí)濾掉2～51次諧波，低于20ms的響應(yīng)速度，具有一拖四拓展作用。適用各種各樣工作狀況行業(yè)，是工業(yè)生產(chǎn)型大空間離散系統(tǒng)負(fù)荷諧波整治的理想化解決方法。

②三相四線系列產(chǎn)品APF適用辦公建筑電氣控制系統(tǒng)，因?yàn)檗k公建筑電氣控制系統(tǒng)很多應(yīng)用熒光燈管、電腦上、UPS、電梯轎廂、變頻中央空調(diào)等機(jī)器設(shè)備，不但環(huán)境污染電網(wǎng)，并且其造成的三次諧波累加到中性點(diǎn)上，使中性線發(fā)熱，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)安全。該系列APF能徹底消除因三次諧波產(chǎn)生的中性線諧波電流，并消除2～51次全部或選定次諧波。該系列APF體積小，具備完全的通訊功能，是保障電力系統(tǒng)安全的重要電氣設(shè)備。

2.容量的選擇

有源濾波器裝置的容量是根據(jù)諧波電流量來計(jì)算的，一般來說，有源濾波器的容量越大，其造價(jià)也會越高。同一品牌的有源濾波器150A的要比100A貴的多。通過對電網(wǎng)供電的實(shí)測，得出諧波電流，例如測得滿負(fù)載運(yùn)行情況下諧波電流總畸變率為30.4%，峰值視在電流為249A，則系統(tǒng)總諧波為249*30.4%=75.69，有源濾波器的容量既可以確定為75A。

3.產(chǎn)品安裝類型的選擇

有源濾波器有3三種類型：模塊式、壁掛式以及整柜式，它們都由APF功率單元構(gòu)成，唯一區(qū)別是：外形結(jié)構(gòu)尺寸不同，項(xiàng)目方可根據(jù)系統(tǒng)配電間預(yù)留尺寸選擇相應(yīng)外形結(jié)構(gòu)及尺寸的有源濾波器。