頻率濾波器

按照通帶和阻帶所處的頻段，濾波器可以分為低通、 高通、帶通、帶阻和全通等5類。

低通濾波器的特性是對低頻信號的衰減很小，使其能夠通過，而對高頻信號有很大阻止作用。與此相反，阻止低頻信號而通過高頻信號的稱為高通濾波器。

帶通濾波器的特性是在指定頻段內(nèi)的衰減很小而在小于和大于指定頻段范圍內(nèi)衰減很大。

與帶通濾波器相反的是帶阻濾波器，它在一指定頻段對信號起阻止作用，而高于和低于這頻段的高頻和低頻信號能夠順利通過。

還有所謂全通濾波器，它均衡地通過所有頻率信號，而不改變該輸入信號幅度的相對大小，只改變其相位，所以這種濾波器也稱為相位校正網(wǎng)絡(luò)。

最普通的濾波器由電阻R、電感L和電容C等元件構(gòu)成。其他各種濾波器只是元件數(shù)量和參數(shù)不同。設(shè)計濾波器時的最重要問題之一是應(yīng)考慮元件值的變化（由于老化或環(huán)境溫度變化所致）對衰減特性的影響程度，即靈敏度。梯形結(jié)構(gòu)帶通濾波器的靈敏度低，所以常被采用。

濾波器的設(shè)計是根據(jù)給定的通帶容許最大衰減αp和阻帶容許最小衰減αc，由逼近理論找出能滿足指標(biāo)的近似函數(shù)，再綜合出具體的電路結(jié)構(gòu)和相應(yīng)元件參數(shù)。電子電路的小型化、微型化實現(xiàn)了濾波器的小型化。

濾波器在某一頻段對信號的衰減很小，而其余頻段衰減很大。衰減小的這一頻段稱為通帶，衰減大的頻段稱為阻帶。通帶與阻帶之間有一個過渡區(qū)，稱為過渡帶。在理想情況下，通帶的衰減為零，阻帶的衰減為無窮大，沒有過渡帶。但是實際上無法實現(xiàn)這種陡峭的濾波特性。濾波器的實際衰減為 其單位是分貝(dB)。因為輸出信號的幅值通常小于輸入信號的幅值，所以|H(S)|小于1，因此衰減α(S)總是正值。

用于濾除輸入信號頻率中不需要成分的一種電路。它是一種雙口傳輸網(wǎng)絡(luò)。由于它是用來對電信號的某一段頻率進(jìn)行選擇的，又稱頻選濾波器。

由于MOS工藝的進(jìn)步，根據(jù)周期性充放電的電容C可以等效為一個電阻R的原理，構(gòu)成了所謂開關(guān)電容濾波器。它的基本單元是MOS電容、MOS晶體管開關(guān)和MOS運算放大器。由于不再需要電阻和電感，整個濾波器完全集成在一塊心片上。開關(guān)電容濾波器實質(zhì)上是采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，所以它可直接處理連續(xù)信號，而不再需要模/數(shù)和數(shù)/模變換器。

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，大量非線性負(fù)載和電力電子設(shè)備在電網(wǎng)中得到了廣泛的使用，電能質(zhì)量與諧波治理等相關(guān)問題受到人們越來越多的重視。有源濾波器（Active Power Filter， APF）是非常有效的諧波治理設(shè)備，其具有濾波性能好、體積小、應(yīng)用靈活等特點，已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。并聯(lián)型有源濾波器的主電路通常是一個電壓源變換器（Voltage Source Converters， VSCs），其采用的PWM 調(diào)制技術(shù)必然會使得輸出電流中含有較高的開關(guān)頻率諧波成分，對電網(wǎng)產(chǎn)生二次污染，因此通常在逆變器和電網(wǎng)之間接入開關(guān)頻率濾波器來抑制開關(guān)諧波成分向網(wǎng)側(cè)擴(kuò)散。同時，PWM 變換器在分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、柔性交流輸電系統(tǒng)和電能質(zhì)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)等領(lǐng)域有著不可替代的位置，隨著電力變換器發(fā)展和電能質(zhì)量要求的提高，其“開關(guān)頻率濾波器”也成為研究熱點之一。

只有有限的幾種開關(guān)頻率濾波器被用在并網(wǎng)逆變器和有源濾波器中。開關(guān)頻率濾波器的應(yīng)用必須考慮到濾波性能、濾波器成本和能耗等多種因素，具有一定難度；同時，開關(guān)頻率濾波器需要滿足相關(guān)電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，IEEE 519—2014 規(guī)定：電網(wǎng)中35 次以上的諧波電流成分必須小于基波電流的0.3%。有源濾波器作為電網(wǎng)諧波治理的有效設(shè)備，為了避免電網(wǎng)的二次污染，其對開關(guān)頻率濾波器的要求比一般電力設(shè)備更為嚴(yán)格。另外，隨著逆變器開關(guān)頻率的提高和材料價格的不斷上漲，也需要提出性能更為優(yōu)異的開關(guān)頻率濾波器。含有源濾波器的逆變器輸出端常采用L 濾波器或LCL 濾波器。L 濾波器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，但是為了獲得良好的濾波性能需要較大的電感值，這樣不僅增加了損耗和成本，同時增加了控制系統(tǒng)慣性，降低了電流的響應(yīng)速度。 2100433B