如何设计有源滤波器?有源滤波器如何选型?

       有源滤波器是一种类型的模拟电路实现一个电子滤波器使用的活性组分，通常是放大器。滤波器设计中包含的放大器可用于改善滤波器的成本、性能和可预测性。

 

　　一、如何设计有源滤波器

　　有源滤波器的设计方法，大致可归结为级联法和模拟法两大类。

　　1、级联法

　　根据技术指标要求，求出可以物理实现的转移函数(通常可由现成的有源滤波器资料和手册中查得)，并将它分解为低阶函数(主要是二阶函数)之积，将这些低阶函数分别用有源电路实现后再级联起来，就实现了原转移函数。实现低阶函数的电路通称为基本节，已有许多典型的二阶基本节电路供设计者选用。按基本节中使用放大器的数目可分为单放大器电路、双放大器电路、三放大器电路、四放大器电路，图1给出了几个基本节示例。级联法设计过程比较简单，电路特性调整容易，所实现的电路比较经济，是常用的方法。

　　2、模拟法

　　先设计出能满足技术指标要求的LC滤波器器作为设计原型，再用有源电路去模拟实现。这种方法又可分为元件模拟法和功能模拟法两类，并且多以双端终接电阻的LC梯型滤波器为原型。通常，模拟法比级联法需用更多元件。

　　(1)元件模拟法

　　用模拟电感(能实现电感特性的不含电感元件的有源电路)取代LC滤波器中的电感元件。现有浮地模拟电感电路的性能还不够好，用得较少。当LC滤波器中含有浮地电感时，常通过变换的方法来消除它。RLC—CRD变换是常用的一种。它是用因子K/s(s是复频率，K为实常数)使电路中每个元件的阻抗都增大K/s倍。这种变换不会改变原电路的传输特性，却使原电路中的R、L、C元件分别变成了C、R、D(频变负阻)元件。图2是一例子。

　　(2)功能模拟法 先作出LC原型滤波器电路中各电压电流的信号流图，再用积分器、加法器、乘法器等有源电路来实现。

　　二、有源滤波器如何选型

　　有源滤波器是整治谐波的合理的方法，那麼如何挑选有源滤波器就变成了难点。选择有源滤波器时，应考虑的因素包括：频率范围、增益、抑制电网中的电磁干扰、放大器的噪声等。应根据应用的要求，确定有源滤波器的参数，以确保其能够满足应用的要求。

　　1.布线方法的挑选

　　①有源滤波器依据电网和负荷特性，各自有三相三线系列产品和三相四线系列产品数字功放电力工程过滤设备，三相三线系列产品关键对于电子整流器、变频调速器、大中型UPS、中频感应炉、中频炉等工业生产型大空间离散系统负载，有着合理的过滤工作能力，能与此同时滤掉2～51次谐波，低于20ms的响应速度，具有一拖四拓展作用。适用各种各样工作状况行业，是工业生产型大空间离散系统负荷谐波整治的理想化解决方法。

　　②三相四线系列产品APF适用办公建筑电气控制系统，因为办公建筑电气控制系统很多应用荧光灯管、电脑上、UPS、电梯轿厢、变频中央空调等机器设备，不但环境污染电网，并且其造成的三次谐波累加到中性点上，使中性线发热，严重威胁电力系统安全。该系列APF能彻底消除因三次谐波产生的中性线谐波电流，并消除2～51次全部或选定次谐波。该系列APF体积小，具备完全的通讯功能，是保障电力系统安全的重要电气设备。

　　2.容量的选择

　　有源滤波器装置的容量是根据谐波电流量来计算的，一般来说，有源滤波器的容量越大，其造价也会越高。同一品牌的有源滤波器150A的要比100A贵的多。通过对电网供电的实测，得出谐波电流，例如测得满负载运行情况下谐波电流总畸变率为30.4%，峰值视在电流为249A，则系统总谐波为249*30.4%=75.69，有源滤波器的容量既可以确定为75A。

　　3.产品安装类型的选择

　　有源滤波器有3三种类型：模块式、壁挂式以及整柜式，它们都由APF功率单元构成，唯一区别是：外形结构尺寸不同，项目方可根据系统配电间预留尺寸选择相应外形结构及尺寸的有源滤波器。