模擬濾波器

模擬濾波器(Analog filter)分為無源濾波器(Passive filter)和有源濾波器(Active filter)，其中無源濾波器由R、L、C組成，有源濾波器由集成運放和R、C組成，不需要使用電感。

集成運放的開環電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩衝作用。但集成運放帶寬有限，所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。

濾波器是一種能使有用信號順利通過而同時對無用頻率信號進行抑制（或衰減）的電子裝置。工程上常用它來做信號處理、數據傳送和抑制干擾等。

以往主要採用無源元件R、L和C組成模擬濾波器，六十年代以來，集成運放獲得了迅速地發展，由它和R、C組成的源濾波器，具有不用電感、體積小、重量輕等優點。

此外，由於集成運放的開環電壓增益和輸入阻抗均很高，而輸出阻抗又很低，而且，由其構成的有源濾波器還具且一定的電壓放大和緩衝作用。因此，基於放大器和R、C構成的有源濾波器應用日益廣泛。

有源濾波自身就是諧波源。

其依靠電力電子裝置，在檢測到系統諧波的同時產生一組和系統幅值相等，相位相反的諧波向量，這樣可以抵消掉系統諧波，使其成為正弦波形。有源濾波除了濾除諧波外，同時還可以動態補償無功功率。其優點是反映動作迅速，濾除諧波可達到95%以上，補償無功細緻。

缺點為價格高，容量小。由於當今國際上大容量硅閥技術還不成熟，所以當前常見的有源濾波容量不超過600kvar。其運行可靠性也不及無源。

原理上講，有源濾波器可以達到很高的Q值，但是過高的Q值對於有源濾波器來說是不夠穩定的。有源濾波器的特性曲線不夠好，有可能是你使用的運放帶寬不夠。

用電流互感器採集直流線路上的電流，經A/D採樣，將所得的電流信號進行諧波分離演演算法的處理，得到諧波參考信號，作為PWM的調製信號，與三角波相比，從而得到開關信號，用此開關信號去控制IGBT單相橋，根據PWM技術的原理，將上下橋臂的開關信號反接，就可得到與線上諧波信號大小相等、方向相反的諧波電流，將線上的諧波電流抵消掉。

這是前饋控制部分。再將有源濾波器接入點后的線上電流的諧波分量反饋回來，作為調節器的輸入，調整前饋控制的誤差。

一般無源濾波指通過電感和電容的匹配對某次諧波並聯低阻（調諧濾波）狀態，給某次諧波電流構成一個低阻態通路。這樣諧波電流就不會流入系統。無源濾波的優點為成本低，運行穩定，技術相對成熟，容量大。缺點為諧波濾除率一般只有80%，對基波的無功補償也是一定的。

現今在容量大且要求補償細緻的地方一般使用有源加無源混合型，即無源進行大容量的濾波補償，有源進行微調。

從原理上，無論有源無源，實現出來的特性應該是一致的，主要還是一個製作問題。

無源RC濾波器當然不能等同於有源RC濾波器，有源RC和無源LC可以實現出Bottworth函數，而用無源RC實現這個函數是很不理想的，它的最低衰耗值極高（此點鮮為人知）。所以一般不用無源RC函數作濾波器逼近函數。

不僅如此，而且經過計算，無源低通二階濾波器的品質因數非常的低，最高能達到0.5，但是這個還不是所有的頻率都能夠達到的。

在模擬濾波器設計中，最為關鍵的是設計低通濾波器（ LP）。只要設計好了低通，則其它類型濾波器的傳輸函數便可通過頻率變換由低通濾波器的傳輸函數求得，所以低通濾波器也稱原型低通濾波器。

模擬濾波器設計步驟分3步：

① 由給定的待設計濾波器技術要求，將其轉換為原型低通濾波器的技術要求。

② 設計原型低通濾波器，根據得到的原型低通的技術要求，求出參數，進而利用查表法拉氏變換函數。

③ 頻率變換，得到待設計濾波器的轉移函數。