滤波电路分析

滤波电路分析（通用12篇）

篇1：滤波电路分析

常用滤波电路经验总结

滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成.如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容电感组成而成的各种复式滤波电路。滤波可分为经典滤波和现代滤波。

经典滤波指的是任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。

滤波是指当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。

在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小。只有在RL>>ωL时才能获得较好的滤波效果。L愈大，滤波效果愈好。另外，由于滤波电感电动势的作用，可以使二极管的导通角接近π，减小了二极管的冲击电流，平滑了流过二极管的电流，从而延长了整流二极管的常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。若滤波电路元件仅由无源元件（电阻、电容、电感）组成，则称为无源滤波电路。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。若滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，则称为有源滤波电路。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。

滤波器有四种:低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器,带阴滤波器.如何识别这些滤波器：若信号频率趋于零时有确定的电压放大倍数，且信号频率趋于无穷大时电压放大倍数趋于零，则为低通滤波器；反之，若信号频率趋于无穷大时有确定的电压放大倍数，且信号频率趋于零时电压放大倍数趋于零，则为高通滤波器；若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数均趋于零，则为带通滤波器；反之，若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数具有相同的确定值，且在某一频率范围内电压放大倍数趋于零，则为带阻滤波器。

篇2：滤波电路分析

滤波电路 课型：讲练结合 职业知识：

1.理解滤波的概念，了解常用滤波方式

2.理解电容滤波的工作原理，熟练掌握其相应的计算、二、工作任务单

1、滤波电路的电路分析

2、电容滤波电路的工作原理

三、教学重难点

重点：滤波电路原理，滤波电路特点 难点：滤波电路工作原理 四：知识回顾

1、二极管的特性

2、电容的特性

五、教学过程

引子：上一堂课我们讲诉了整流电路及其工作原理，大家发现其作用是吧交流电转变成脉动的直流电。而我要所需要的波形是比较平滑的直流电 这又改怎么获取呢。

当变压器次级U2从第一个正半周开始上升时，VD由于单向导电性，正偏、二极管导通。此时电流流过C和RL，说明U2两端电压加在了RL和C上，当RL工作时因为电容C是一个储能元件，此时C处于充电状态，而VD的导通内阻是非常小的 所以C的充电时间会很短 充电就很快。会使得UC跟随U2同时上升到峰值。

当U2从峰值开始下降时，电容C的电压不能突变将出现UC＞U2的情况，此时VD由于单向导电性处于截止状态，负载要工作 就必须有电容C充当电源，此时电容对RL放电。而电容放电的时间很长 在电量还没放完之前 下一个周期的脉冲就会到来。所以UC会按指数规律缓慢下降。

直到下一个周期的正半周的到来 二极管会再次导通。但是要注意的是，U2开始上升 必须上升到大于电容电压UC VD才会再次导通，此时电容又被U2充电到下一个周期。这样的过程反复进行就得到一个比较平滑的波形。

桥式整流滤波电路原理与之相同，只是在电压U2的一个周期内导通两次，电容充放电两次，输出波形更加平滑。主要特点：

1、输出电压波形连续且平滑。

2、输出电压的平均值U0提高

3、整流二极管的导通时间比没接电容时缩短。

4、如果电容容量大，充电时间的充电电流比较大，则电容容量按以下公式计算

C＞（3—5）1|2RL

5、输出电压U0受负载变化影响大。

课堂小结：

了解了滤波电路的电路结构，掌握了电容滤波电路的工作原理，熟记了电容滤波电路的主要特点。清楚了滤波电路的分类

篇3：高频滤波电路设计与分析

1.1高频滤波电路的概念

在一个电路中,拥有一个大电容C1和小电容C2并联的,是一种常见的电源滤波电路通常情况下小电容为高频滤波电容,可以对高频电路下的干扰进行排斥。

1.2高频滤波的分析

如左图所示,这是一个大容量的电容跟一个小容量的电容并联的电源滤波电路。C1是大电容,作为低频滤波电容存在,C2是高频滤波电容,作为过滤高频电路中的干扰。对于上图电路,做出了以下几点的分析:

(1)依据理论得知,在相同的频率的电路中,电容量大的容抗很小,因此可以得知的是,在普通情况下,C2作为小容量的电容的容抗是几乎没有的,处在一个不工作的状态。但是,实际上, 在如上图所示的并联电路中,一个纯电容与一个电感串联,就会形成一个与理论相反的结果:大容量的电容拥有感抗特性,在如图示的C1等效电路中,电容C1的阻抗能力是小于C2高频滤波电容的。

(2)制造电路的时候,C2可以克服电感。因此在电路中的C2几乎没有电感存在,可以补充并解决C1在高频缺乏的不足的情况下的问题,并且在高频率工作的电路中,高频电路的干扰可以顺利地通过容抗小的C2,成功地被小容量的C2高频滤波滤过, 得到比较纯粹的直流电压,提高高频电路的使用效率。

(3)工作频率的不同的情况下,大容量C1与小容量C2会产生两种不一样的工作状态。工作频率低下的时候,小电容C2在此情况下会因为容抗大而造成开路的问题,致使其不工作,而电容C1在此情况下便处于工作的状态,并且低频滤波电容C1达到了2200μF的状态,拥有强大的滤波效果,电压中的干扰在这样子的情况下就由C1低频滤波电容来滤过。相反地,工作频率达到一个比较高的程度的时候,大电容C1会处于一个开路的情况,致使低频滤波电容C1不工作,原因是因为大电容C1的感抗太大。所以在此基础上,此时工作的便是高频滤波电容C2,这时候的高频干扰会忽视低频滤波电容C1,而流向高频滤波电容C2,在高频滤波电容C2中滤过干扰的成分,提高高频电路的工作效率。

(4)根据理论而言,滤波电路的主要功能是将各种频率下的交流、直流混合为一起的电压进行一个过滤,滤波电路通常只保留并输出直流电压,对于交流电压则选择去除。如图所示的电源滤波电路中,低频滤波电容C1与高频滤波电容C2都是没有直流电压流过的,其根本的原因在于低频滤波电容C1和高频滤波电容C2两种不同的电容都具有隔直作用,因此图示中输入信号电压中的直流电压就是电源滤波电路中的输出电压。

针对上述的分析,需要注意以下几点:

(1)分析这一并联电路的时候,我们要从特殊元器件的特性出发。与此同时,根据理论来上来讲,容量与容抗是成反比的关系, 大电容并联上小电容这一做法其实是没有意义的。然而这样子没有意义的做法在生活中却随处可见,所以说如果不了解电解电容的感抗性,这样的电路就没有办法进行分析。

(2)大容量的电解电容具有电感的一个重要的原因在于大容量的电解电容是以导体缠绕而成的,有了导体便出现了电感的特性。

(3)上述的电源滤波电路的实验需要在大电容的容量很大的情况下才能完成,因为在电容很小的情况下是没有办法完成此项实验的,电容很小的情况并联上一只很小容量的电容并没有任何意义。

1.3学习高频滤波电路的必要性

电路的制作与分析一般都是从低频电路开始,一般的电子电路可以分为两种电路,模拟电路和数字电路,高频电路就是模拟电路下的一种,高频电路是一种相比较低频电路的复杂电路,它的设计与制作都是一种难以预测的电路。但是在以下高科技电子中又发挥着重要的作用。

在电源模块处于高频状态的时候,会产生许多的干扰,然而我们需要的仅仅只是没有谐波的直流电压,与此同时,交直流电压的共同存在不利于电子工作的进行,这些电子往往只需要直流电压。 因此,对于滤波的学习成为我们取材的有力武器,可以帮助我们有效获得没有干扰的直流电压。

2高频滤波电路的设计

对于高频滤波电路的设计,接下来以开关电源为切入点,设计了三个不同的类型——整流滤波、电源输入滤波跟输出滤波, 进行设计分析。

在整个电源模板中,共模原理与差模原理经常被使用,它们的作用主要是为了对谐波起到衰减和消除作用。以短而粗的绞合线或者平行配线作为原材料,设计输入输出隔离,分开装设机架地线与信号线。

2.1输入整流滤波电路设计

在开关电源里的高频电源系统中,有整流滤波电路这一部分。 其中整流滤波还包括了需要通过滤波之后变成直流电压才能使用的前级整流跟后级整流两个部分。

如上图所示,这是一个前级整流电路。EMI模块是用来表示防止电磁干扰的环节,U1和U2是整流模块。在这样子的电路中,三相交流在AC端悬空是不被影响的,因为U1和U2的正级与正级、 负极与负极相连接。除此以外,还运用了四个30-10A功率二极管链接三个主题部分,完善整个电路的工作。

电路接入的是380V、50HZ的工频交流电,在整个电路通过该交流电的时候会在后级整流电路部分进行变压整流。

2.2电源输入滤波的分析

电源滤波还有两种别称,分别是EMI和RFI,电磁干扰和射频干扰。开关电源在开启的瞬间是一个污染交流馈电线路的状态, 同时还会产生电气噪声与电磁辐射,因为在其开关的瞬间通常具有很高的射频分量,这样子的情况下,可能会导致电源发生瞬变再辐射,造成其负载的现象。

工频低通滤波器与共模扼制元件是主城电源输入滤波的主要方面。现在经常用来减缓噪音与吸收共模噪声的主要有两种工具, 第一个是高频旁路电容,第二种的共模扼流圈。它们的工作原理主要是使用了常态滤波电感和常态滤波电容,这两种因素有助于扼制差模常态噪音。

在特定的情况下,就是电容器的纹波电流达到电容器的容许值的情况下,直流输入电压的纹波电压的大小是由输入滤波电容器的容量大小决定的,直流电流的平均值如下公式所示:

再者,借助于下面输入滤波电容的经验公式:

联接上述两个公式,可以得到以下的结论:

从上述的结论中,我们实际选用的输入滤波电容器的规格是一只容量为220μF,额定电压为400V的电解电容。

2.3输出滤波电路的设计

输出滤波部分是电源设计的重要的环节。开关电源在开关变换器以后,需要进行隔离降压,所要用到的辅助材料为高频变压器, 然后使用桥式整流,最后才能接电源输出滤波器,这样子下来就可以得到高要求下的直流电压,以供使用。

如图所示,此为输出滤波电路图,L为滤波电感,C为电容共同组成了此输出滤波电路。在设计过程中,滤波电容C对直流不工作,达到一个开路的状态, 从而对交流电压的阻抗很小, 相反的是,滤波电感L对直流电压的阻抗很小,而对交流电压的阻抗很大。D1,D2主要采用的是肖特基二极管,可以对输出电压进行整流,而后得到频率为2f的高频方波电压,在流经LC滤波电路的时候,被过滤,保存电压中的直流电压,减少甚至消除电压中的交流电压。做了这样子的工作以后削弱了电压中的交流电压,提高了直流电压的比例, 进而获得波纹更小的直流电压,得到比较完美的直流电压。

在以上的基础上,保证输出电流为额定电流的1/10时,电感这样子的选择有利于电感电流保证其的连续性。进而可以算出额定电流是20%,因为直流电流等于电感电流斜坡峰 - 峰值一般是所对应的临界连续。

根据理论,滤波电感值的可以由下列式子确定:

输出直流电源的波纹大小由滤波电容的大小直接决定,因此输出电容C的选择应该符合于最大输出波纹电压的要求。然而在对输出电容分析的情况下可以得知的是,滤波电容的ESC的大小与电容本身的大小无关,是直接由输出纹波来决定的。

本设计的最呆纹波电压为50m V,得到下列的式子:

通过以上的式子可以计算出滤波电容的大小为0.2(μF)

在这一设计中采用了钽电解电容的材料作为输出滤波电容, 因为电解电容本身的电阻特性,因此将电容值设定大小为147μF

通过以开关电源为切入点,进行了对“整流滤波电路”、“输出滤波电路”与“电源滤波电路”三种关于滤波的设计分析,了解了高频滤波电路的应用,明白了其在高频电路中的重要作用,从而更好地理解高频滤波电路的作用,从而可以为我们在日常的电阻工作中提供方便的指导意义。

3结束语

通过对高频滤波电路简单的分析与以开关电源为切入点的电路设计,了解了高频滤波的重要作用,通过分析滤波电路,明白其直接作用于输出电压的质量,帮助我们对高频滤波的探索与研究, 帮助我们获得更纯粹的直流电压,提高高频电路的工作效率。

摘要：随着科学技术的不断发展,电子产品的需求也越来越高,与电子产品息息相关的高频电路也不断被人们挖掘认识。从超级计算机到小型计算器,都离不开高频电路。电子产品不可分离的高频电路也在通信领域发挥着不可或缺的作用,然而滤波可以对高频干扰做出一个防卫工作。因此,本文将对高频滤波电路进行简单的探索与分析,以开关电源为切入点,揭开高频滤波电路的神秘面纱。

篇4：滤波电路分析

关键词：变压器绕组；谐波畸变；感应滤波；等值电路

在电解、化工、冶金等大功率整流系统中，存在谐波污染严重、功率因数较低、损耗高等问题＼[1-3＼].为解决这些问题，文献＼[4＼]提出了一种基于感应滤波技术的集成化12脉波工业整流机组，其通过消除变压器铁芯谐波磁通的原理进行滤波，不但能够改善电网的电能质量，同时能够大大降低谐波和无功功率给变压器带来的发热、振动、噪声和损耗等不良影响，从而提高整流系统的效率及其稳定性＼[5-8＼].

基于感应滤波技术的集成化12脉波工业整流机组的核心部件为集成化感应滤波整流变压器，其结构及关键设计比较复杂，相比传统的12脉波整流变压器，增加了一个具有零阻抗设计的滤波功补绕组，但是其具有集成度高、造价低和体积小的优点，具有重要的研究价值和广泛的应用前景＼[4＼].

针对这种具有特殊结构的新型整流变压器，本文对其等值电路进行了推理计算，以期为分析新型整流变压器的各种运行特性提供有效的工具.并在Matlab/Simulink中的电力系统仿真模块（PSB）建立了新型整流变压器的等值电路，通过仿真验证了等值电路的正确性.研究结果表明，虽然集成化感应滤波整流变压器的绕组多，但是其等值电路可以用简单明了的射线形电路来表示，这有利于对基于感应滤波技术的集成化12脉波工业整流机组的换相电抗计算、短路电流计算和保护方案设计等.

摘要：针对一种具有滤波功补绕组的新型整流变压器的等值电路进行推理计算.首先分析了四绕组变压器的多边形基本等值电路；其次依据新型整流变压器的独特设计推理了其射线形简化等值电路；最后在Matlab/Simulink电力系统仿真模块（PSB）中建立了新型整流变压器的等值电路模型，通过仿真验证了等值电路的正确性.得出的射线形等值电路简单明了，为分析新型整流变压器的各种运行特性提供了有效的工具.

关键词：变压器绕组；谐波畸变；感应滤波；等值电路

在电解、化工、冶金等大功率整流系统中，存在谐波污染严重、功率因数较低、损耗高等问题＼[1-3＼].为解决这些问题，文献＼[4＼]提出了一种基于感应滤波技术的集成化12脉波工业整流机组，其通过消除变压器铁芯谐波磁通的原理进行滤波，不但能够改善电网的电能质量，同时能够大大降低谐波和无功功率给变压器带来的发热、振动、噪声和损耗等不良影响，从而提高整流系统的效率及其稳定性＼[5-8＼].

基于感应滤波技术的集成化12脉波工业整流机组的核心部件为集成化感应滤波整流变压器，其结构及关键设计比较复杂，相比传统的12脉波整流变压器，增加了一个具有零阻抗设计的滤波功补绕组，但是其具有集成度高、造价低和体积小的优点，具有重要的研究价值和广泛的应用前景＼[4＼].

针对这种具有特殊结构的新型整流变压器，本文对其等值电路进行了推理计算，以期为分析新型整流变压器的各种运行特性提供有效的工具.并在Matlab/Simulink中的电力系统仿真模块（PSB）建立了新型整流变压器的等值电路，通过仿真验证了等值电路的正确性.研究结果表明，虽然集成化感应滤波整流变压器的绕组多，但是其等值电路可以用简单明了的射线形电路来表示，这有利于对基于感应滤波技术的集成化12脉波工业整流机组的换相电抗计算、短路电流计算和保护方案设计等.

摘要：针对一种具有滤波功补绕组的新型整流变压器的等值电路进行推理计算.首先分析了四绕组变压器的多边形基本等值电路；其次依据新型整流变压器的独特设计推理了其射线形简化等值电路；最后在Matlab/Simulink电力系统仿真模块（PSB）中建立了新型整流变压器的等值电路模型，通过仿真验证了等值电路的正确性.得出的射线形等值电路简单明了，为分析新型整流变压器的各种运行特性提供了有效的工具.

关键词：变压器绕组；谐波畸变；感应滤波；等值电路

在电解、化工、冶金等大功率整流系统中，存在谐波污染严重、功率因数较低、损耗高等问题＼[1-3＼].为解决这些问题，文献＼[4＼]提出了一种基于感应滤波技术的集成化12脉波工业整流机组，其通过消除变压器铁芯谐波磁通的原理进行滤波，不但能够改善电网的电能质量，同时能够大大降低谐波和无功功率给变压器带来的发热、振动、噪声和损耗等不良影响，从而提高整流系统的效率及其稳定性＼[5-8＼].

基于感应滤波技术的集成化12脉波工业整流机组的核心部件为集成化感应滤波整流变压器，其结构及关键设计比较复杂，相比传统的12脉波整流变压器，增加了一个具有零阻抗设计的滤波功补绕组，但是其具有集成度高、造价低和体积小的优点，具有重要的研究价值和广泛的应用前景＼[4＼].

篇5：数控测井系统的数字滤波方法分析

数控测井系统的数字滤波方法分析

文章从教字信号处理方面论述了数字滤波技术的.设计方法以及在石油测井中的实际应用,并结合数控测井系统给出了具体测井项目滤波方法选择.

作 者：刘永战 Liu Yongzhan  作者单位：中国电子科技集团公司第二十二研究所,河南,新乡 刊 名：石油仪器 英文刊名：PETROLEUM INSTRUMENTS 年，卷(期)： 23(4) 分类号：P631.8+11 关键词：信号处理   数字滤波   窗函数   数控测井  

篇6：滤波电路分析

Kalman滤波方法是理论成熟和工程应用广泛的.估计方法.但在工程实际中,因原始数据质量和各种初始条件的变化,Kalman滤波经常出现不收敛的现象,尽管理论上有许多克服滤波发散的机制,但工程应用效果并不明显.本文从数据残差入手,提出了改进增益矩阵的滤波方法.经仿真计算证明,该方法有效的解决了滤波发散问题,并极大的提高了估计精度.

作 者：祝转民 杨宜康 李济生 黄永宣  作者单位：祝转民,杨宜康,黄永宣(西安交通大学系统工程研究所,西安,710049)

李济生(西安卫星测控中心,西安,710043)

篇7：电路分析之总结

掐指一算，已经13周周末了！满打满算还有5周就结课了……不得不做一次总结了！(谁会想到，直到今天2007年12月18日我才发布)

电路分析，从名词上看，两大部分：电路与分析！电路主要是从时域和相量域两个角度去展开，分析亦如此。

纵观全书，主要学习和考核的内容事实上并不算多，电路可以从所学的定理角度去思考，分析则只需从网孔法和节点法两方面着手，复习可以从几个大的方面去分类分析

1、等效（全书使用最多的概念和计算方法）

【ask】1）当什么时候我们会用到等效概念和计算

【answers】a）当我们遇到一个复杂的网络，而我们仅仅关心其中一条支路时；b）当我们计算的电路中间有可变元件时；

c）当我们要求负载吸收最大功率时；

d）当我们在求解一阶动态电路时；

【ask】2）我们如何处理等效

【answer】将电路一分为二，未知网络或不需细节考虑的那一部分电路以戴维南或诺顿等效替换，我们关注的那一部分按原连接方式连入等效电路。剩下的就是计算开路电压或短路电流以及等效电阻（或等效阻抗）了！希望你能真得明白开路电压，短路电流以及等效电阻（或等效阻抗）的真正含义！这很重要！

2、齐次与叠加（零输入与零状态亦可从这个角度理解）

齐次与叠加是从独立源的个数上区分的，单源则有齐次，多个源就可以利用叠加。零输入的处理从根本上说是将动态元件在换路瞬间等效为电源之后，考虑那一瞬间电路获取多少能量，进而分析电路响应。零状态则是在独立源单独工作的情况下考虑电路的响应。

3、网孔法与节点法

网孔法与节点法最核心的内容是关注什么情况下会才用什么方法

【ask】你确定你真得明白什么是网孔，什么是节点么？？

【ask】1）网孔法、节点法通式是？？方程左边是什么，右边是什么？

【ask】2）列写网孔方程最少方程个数？节点法最少方程个数？

【ask】3）网孔法中，电流源（独立流源和受控流源）该如何处理？？

节点法中，电压源（独立压源和受控压源）该如何处理？？

【ask】4）受控源的处理你明白么？怎么办呢？

4、三要素法（各时刻等效图及其通式）

【ask】三要素为哪三要素，具体有什么含义？对应在信号波形图上的那个位置？

【ask】三要素通式是什么？零输入响应通式是什么？零状态通式呢？全响应通式呢？

【note】请务必注意零状态通式（其通式必须采用全响应通式！只是三要素都是在独立源工作时计算得出的）

5、相量法（注意时域图向相量域的转化可谓关键）

相量法中要注意动态元件标称要换成阻抗！注意有效值、振幅值以及有效值相量、振幅相量的书写！记住以下【口诀】

变量大写再加点；

元件标称换阻抗；

平行四边形法则不能忘。

乘j加上90度，除j减去90度；

伏安关系记心上！

平时勤学又勤练，考试绝对不慌张！

6、互感以及变压器（记住核心的几个式子、空芯变压器的初、次级等效模型以及理想变压器阻抗变换性质）

【note】记住互感耦合的电压电流关系式（时域相量域）；记住去耦等效电路；

【note】记住空芯变压器初次级等效电路，及其等效阻抗的值；

篇8：超级电容应用于整流滤波电路分析

关键词：超级电容,整流,滤波,优势,分析

滤波电容是整流滤波电路中的核心器件,对电路的性能具有重要影响,电容量越大滤波效果越显著。但是在目前的工艺下,大参数的电容器往往体积过大,不能适应产品集成化的设计需求。在低压整流电路中,电容性能方面的缺陷会导致整流滤波电路的纹波系数过大。因此体系较小、性价比较高的超级电容器在整流滤波电路中的研究具有重要的理论价值与实践意义。

一、超级电容器特性

超级电容器是目前电容领域研究的热点,其参数性能优越,在电子产品设计中具有广泛的应用。以4.7F的超级电容器为例分析,其额定电压可以为3V,电容量至4.7F,同时等效串联电阻较大,体积为12.5mm*20mm,在-40℃~70℃的温度范围都能够正常工作。

二、超级电容器在整流滤波电路中的应用

(一)超级电容在整流滤波电路中应用的理论基础

整流滤波电路要求电容能够有效减小电路中的纹波,同时要求有响应的耐压系数与较大的电流。超级电容器的电容容量足够大,可以达到F级,但是超级电容器的耐压系数较低,在实际应用中可以采用串联的方式解决。在滤波中,较大的电流也对超级电容具有一定的影响,超级电容等效电阻较大的问题也会使得超级电容器在实际工作中具有一定的功耗。因此,规划好应用场合,控制响应的电流值,超级电容器在整流滤波电路应用中就成为现实。

(二)超级电容器在整流滤波电路中的应用

基于超级电容器的整流滤波电路结构与基于电解电容的整流滤波电路结构一致,不同的就是将电解电容替代为超级电容器,由于超级电容器的耐压值,因此在实际电路中采用多个电容器串联的方式。根据工程实际经验,以设计5V的稳压电源为例,考虑到电网的步稳定性,规划电压输出值在7V-9V变化,可采用3个2.7V的超级电容器并联。

三、基于电解电容与超级电容的电路特性对比分析

(一)电解电容滤波电路

采用传统方案,用两只15000/27000u F的电解电容器并联设计整流滤波电路。由于电解电容的耐压值较高,因此在低压电路设计中不需要考虑电容的工作安全,只需要对电路的工作特性进行分析。整流输出的电压值均值为6V左右,电流的大小为2.2A。应用仿真软件进行电路的纹波测试,测试效果如下图所示。

(二)基于超级电容器的整流滤波电路

将电解电容器用超级电容器进行替换,再进行测试。通过测试波形可以发现,基于超级电容器的滤波电路也无法实现理想滤波。其主要原因是超级电容器的等效串联电阻值较大,对滤波的性能具有负面的影响。但是超级电容的充放电的电流差为输出平均电路的3倍到4倍,可以在输出端得到很低的纹波系数输出电压。采用多个超级电容器进行串联的时候,纹波系数可以进一步减小。同时由于超级电容的体积较小,电路的整体结构得到了优化。

总之,将超级电容器应用于整流滤波电路对于提升电路的工作特性具有显著的意义。尤其在低压整流滤波电路中,工作效果比普通电解电容器具有明显的技术优势。通过波形仿真分析与数值计算可以得出,只要进行合理的规划设计,超级电容器的电子设计领域具有十分重要的应用价值与技术优势。

参考文献

[1]温镇,胡仁杰,蒋玮.独立光伏系统中超级电容器充电电路设计[J].电工电气,2011(1).

[2]吕洪日,李斌.基于微电压调节的太阳能充放电系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2012(8).

篇9：滤波电路分析

前言

伴随着计算机技术与电力电子技术以及运动控制技术的飞速发展，电力电子器件在这样的环境中也发生着巨大的转变。根据国内外的研究背景来分析，变频技术正在朝着小型化、多功能的方向发展，而电力电子器件也从半控器件、全控器件、功率模块一直发展到现在的智能功率模块。智能功率模块具有集成度高和体积小的特点，其在有源滤波器装置中的应用能够有效保护电路以及控制电压。本文研究了IPM的电路设计，并分析了其具体应用。

一、IPM智能功率模块的概述

智能功率模块是由高速和低功率的电子芯片以及优选的门级驱动和保护电路共同构成的。由此看来，其具有开关速度快和功耗低的特点。智能功率模块中每一个晶体管的驱动电路都设计出了最佳的驱动条件。和传统的晶体管模块相比，IPM在系统性能以及可靠性方面都有了很大程度的提高[1]。

IPM应用于有源滤波器当中能为内建中的保护电路提供4种保护功能，分别是过流保护、短路保护、欠压保护以及过热保护功能。在实际的工作当中，如果IPM模块中体现出一种保护电路的动作，整个滤波器的驱动单元就会关闭门极电流，同时传输出一个故障信号，有效保护整个电路。

二、IPM智能功率模块的电路设计

智能功率模块的电路设计主要包含了三个方面内容，分别是驱动电路部分、缓冲吸收电路部分以及保护电路部分。

在实际的智能功率模块中，有一种R型的智能功率模块，在其内部一共装有7个晶体管，并在1200V/75A的条件下运行。由于智能功率模块内部装置了驱动电路，因此和普通晶体管驱动的电路设计相比而言，外部驱动的电路设计则更加简洁。之所以出现这种简便的装置，根本原因在于驱动电源以及光耦接口中电路的设计[2]。

值得注意的是，智能模块功率对驱动电路的输出电压有着十分严格的要求，这种严格的要求具体体现在：首先，驱动电压的范围为（1±10%）×15V，如果电压小于13.5V的话将会发生欠压保护的现象，电压如果高于16.5V的话将会产生损坏内部零件的情况。其次，驱动电压要相互隔离，以此避免地线的噪声相互干扰。最后一点，驱动电流输出端滤波的总体电容量不能过大，因为当所寄生的电容超过了100pF时，噪声的干扰将会有可能在错误的情况下触发到内部的驱动电路[3]。

在缓冲吸收电路的部分中，智能功率模块所产生电压的主要原因是存在着关断浪涌电压和续流二极管恢复浪涌电压。关断浪涌电压是指在关断的瞬间流过晶体管的电流时产生瞬态的高压，而当续流二极管恢复到反向的阻断能力时就会产生和关断浪涌所相似的浪涌电压。因此，为了保护晶体管就必须使用到缓冲吸收电路，缓冲吸收电路可以用来控制晶体管等功率元件的关断浪涌电压以及续流二极管恢复浪涌电压，从而在减少对开关损耗的同时能够使功率元件的功率达到极限。

三、智能功率模块的具体应用

驱动电路IPM（Intelligent Poewr Module）智能功率模块是主电路和控制电路之间的一个接口，该接口的作用是确保驱动电路的稳定，而稳定的驱动电路对有源滤波器（APF）整个装置的运行、可靠性能以及安全性能都有着十分重要的意义。在功率的驱动电路当中，保护电路是不可或缺的一项功能，完整的系统保护不能够仅仅依靠智能功率模块当中的内部保护功能，在实际的运行当中还需要借助外围的保护电路。IPM（Intelligent Poewr Module）智能功率模块内部保护功能在其发生故障的时候会有效输出一个故障的信号，外围的保护就是在故障信号处理的基础上提供保护措施[4]。

在传统的有源滤波器（APF）中，所采用的是电感和电容的元件来运行，这种元件组成具有很大的弊端，比如说其具有占用的体积大、受到参数的影响比较大以及补偿性差的缺陷等，故传统的有源滤波器仅仅能够抑制住固定次数的谐波。而应用IPM（Intelligent Poewr Module）智能功率模块在有源滤波器（APF）中，在很大程度上会提升其运行的能力，同时产生出高速的输出冲脉。如果在实际的运用中能够使用多种结构来进行串联或并联的工作，将会得到更多的控制点，输出的波形也会更加明显[5]。

结论：目前，在我国的电力有源滤波器（APF）中，智能功率模块IPM（Intelligent Power Module）的应用极为广泛。将由绝缘栅双极型晶体管（IGBT）构成的智能功率模块IPM应用在有源滤波器（APE）中，可以有效简化电路中的设计，减少相关的智能功率控制环节，从而大幅度提高电路系统的安全性及可靠性。所以，只要在电路设计时注意对智能功率模块IPM相关电路的设计，就能更好的完善电路中的智能功率控制系统。

参考文献

[1]袁涛，郑建勇，康静.IPM智能功率模块电路设计及其在有源滤波器装置中应用[J].电力自动化设备，2011，05（19）：88-91.

[2]曾伟，程汉湘.《电力自动化设备》2007年著者索引（第27卷第1～12期）[J].电力自动化设备，2011，12（21）：113-121.

[3]刘建，吴春芳，朱约章，IGBT-IPM智能模块的电路设计及在SVG装置中的应用[J].国外电子元器件，2014，03（22）：40-44.

[4]吴国亮，邹秀斌，孙斌.IPM智能功率模块在高精度惯导测试设备中的应用[J].计算机测量与控制，2010，10（10）：2247-2249-2252.

[5]范瑞祥，罗安，李欣然.并联混合型有源电力滤波器的系统参数设计及应用研究[J].中国电机工程学报，2011，02（09）：106-111.

篇10：电路分析实验报告

实验一

一、实验目的：

1.2.二、实验内容：

1.2.三、实验总结

四、实验要求

1． 提前预习、实验前作好设计准备，并随时接受实验指导老师检查。

2． 实验结束时，完成所有实验内容，并演示说明设计要点，提交电子版实验报告，并由实验指导老师检查登记。

五、思考题

1.三极管工作在放大状态的条件是什么？

2.三极管的三个极的电流关系是什么样的？

3.试设计方案验证三极管的微变小信号等效电路。

【注：

1、页眉中将红色的“学号”、“姓名”和“邮址”改为你的真实学号、姓名和电邮地址。

2、按蓝字提示填入文字或插入相关图形文件，完成电子版实验报告，保存为：学号姓名电路分析实验1.doc。

篇11：电路分析基础谐波分析法

本章实训 谐波分析法的验证 实训任务引入和介绍

在电路分析的应用过程中～遇到非正弦周期电流电路的情况并不少见。有时候～电流波形非常简单,如矩形波、三角波等,～可以通过简单的计算得出其有效值、平均值及平均功率,但有时候非正弦周期电流的波形非常复杂～那么通过谐波分析法来进行电路分析就显得尤为重要。本次实训我们就以一个简单的电路为基础～通过简单的理论计算和实际测量的结合来验证谐波分析法。

实训目的

1.掌握非正弦周期电流电路的测量方法, 2.理解谐波分析法的基本原理, 3.学会用谐波分析法进行简单的电路分析。实训条件

100V直流电源、150V/50Hz交流电源、100V/100Hz交流电源、功率计、R=10Ω、L=1H、3C=1.11*10uF、电压表、电流表。操作步骤(1)连接电路。

如图5-12所示，将在直流、交流电源串联，根据叠加定理，可以知道电路中的电流为非正弦周期电流，且该信号可以分解为100V直流、150V/50Hz交流、100V/100Hz电源给出的信号。

图5-12 实训电路(2)理论计算。已知: U,100，150sin,t，100sin(2,t,90:)V s R,10, 1X，90,，c,C X，L,10, L ? 直流分量作用于电路时，电感相当于短路，电容相当于开路。故有: I,0,U,0,P,0000 ? 一次谐波作用于电路时，有: 150 U,，0:Vs12 150，0:U2s1 I，,1.32，82.9:A1R，j(X,X)10，j(10,90)L1C1 U,1.31，82.9:(10，j10),18.5，127.9:V1 ? 二次谐波作用于电路时，有: 100，,90:U2s2 I，,2.63，,21.8:A2R，j(X,X)10，j(20,45)L2C2 U,2.63，,21.8:(10，j20),58.8，41.6:V2 综合以上，根据谐波分析公式(5-11)、(5-12)及功率的计算公式，可计算得出电流、电压的有效值及有功功率: 222I,0，1.32，2.63，2.94A 222 U,0，18.5，58.8,61.7V 22P,1.32，10，2.63，10,86.6W(3)测量比较。

电流表和电压表测的分别是电流、电压的有效值，功率表测量的是电路的有功功率。将

篇12：电路分析教学大纲

以下部分标题填写用黑体五号字体，具体填写内容字体为宋体五号）【课程编号】BJ26123

【课程类别】专业基础课 【编写日期】2010.3.30

【先修课程】普通物理、高等数学 【学分数】4.5

【学时数】87=67+8+12(实验)

【适用专业】电子信息工程、通信工程、自动化、网络

一、教学目的、任务

电路分析是高等学校电类各专业的基础课程之一，通过本课程的学习，使学生掌握电路的基本原理和基础知识，熟悉电路的基本概念和基本定律，掌握电路分析的基本方法，正确分析各种电路的工作状态。为学习后续课程和从事专业技术工作打下基础。

二、课程教学的基本要求

本门课程理论性较强，要求学生较扎实的数学基础，能正确理解电路常用名词，掌握电路基本定律（包括欧姆定律、基尔霍夫定律、换路定律），熟练灵活应用各种电路分析的基本方法（包括回路电流法、节点电压法、叠加定理、等效变换法等等），在教学过程中，着重培养学生严肃认真的科学作风和抽象思维能力，提高学生分析问题和解决问题的能力，以及会正确熟练地使用计算工具进行运算的能力。

三、教学内容和学时分配（8+5+8+8+3+7+2+8+7+6+5=67）总论（或绪论、概论等）1 学时（课堂讲授学时）主要内容：

绪论，课程定位

教学要求：

总体介绍电路分析主要内容和课程结构，学习电路分析的基础和该学科在以后的应用；把课程所涉及的参考方向和重要定理知识强调到位。

其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）： 第一章 电路模型和电路定理 8学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：

1、电路模型和理想电路元件，其中包括电阻、电容、电感的伏安关系。２、独立源和受控源。

３、参考方向，关联与非关联，及其发出功率和吸收功率的判断。

４、基尔霍夫电流定律和电压定律。教学要求：

掌握参考方向的设置，基尔霍夫定律，电源与负载。其它教学环节：1学时习题课

第二章 电阻电路的等效变换 5学时（课堂讲授学时+课程实验学时）主要内容：

1、电阻的串并联和混联等效电阻的计算

2、电阻Y联接和电阻Δ型联接的等效变换

3、电源的等效变换

4、输入电阻和等效电阻 教学要求：

掌握电路混联问题的求解，尤其是二端网络的等效电阻。其它教学环节：1学时习题课

第三章 电阻电路的一般分析 8学时 主要内容：

1、有向图的概念，并会列ＫＣＬ和ＫＶＬ的独立方程

2、网孔法和回路法求解电路

3、节点法求解电路 教学要求：

掌握电路方程的建立、求解，灵活应用电路分析方法。其它教学环节：1学时习题课

第四章 电路定理 8 学时 主要内容：

1、叠加定理求解电路

2、替代定理的概念

3、戴维南定理求解电路 ※

4、特勒根定理的基本概念 ※

5、互易定理求解电路 教学要求：

掌握电路分析的特殊求解方法，提高分析效率。其它教学环节：

1学时习题课+2学时实践研究：分析电路分析方法的实用性。

第五章 运算放大器 3学时 主要内容：

1、理解运算放大器基本概念

2、利用“虚短”和“虚断”概念来分析和计算比例电路、电压跟随器、加法器电路 教学要求：

掌握运算放大器的基本问题，虚短、虚断。其它教学环节：1学时习题课

第六章 一阶电路 7 学时 主要内容：

１、电容二端电压和电感支路电流初始值的求解

２、０等效电路，求任意支路上的电压或电流ｆ（０＋）值

３、一阶电路的零输入响应，零状态响应，和全响应的基本概念

４、时间常数τ的求解

５、单位阶跃函数和单位冲激函数的定义、性质和二者的关系

6、卷积积分的应用 教学要求：

掌握初值的求取、响应的构成、时间常数的求取 其它教学环节：1学时习题课 第七章 二阶电路 2 学时 主要内容：

１、用经典法分析二阶电路的过程

２、二阶电路的零输入响应，零状态响应，全响应等基本概念 教学要求：

了解二阶电路的基本分析方法 其它教学环节：无

第八章 相量分析 8 学时 主要内容： ＋ １、正弦信号的三要素

２、正弦信号有效值（或最大值）的相量表示法

３、电路定理的相量形式 教学要求：

掌握交流电路的相量分析法。其它教学环节：1学时习题课

第九章 正弦稳态电路的分析 7学时 主要内容：

１、阻抗和导纳的关系以及阻抗的求解

２、正弦电流电路的功率，复功率的定义，视在功率，有功功率，无功功率

３、功率因数的求解

４、正弦电流电路的稳态分析（包括：网孔法、戴维南定理求最大功率）

５、串联谐振的分析计算

6、并联谐振概念 教学要求：

掌握复数阻抗电路的分析、谐振。其它教学环节：1学时习题课 第十章 含耦合电感电路 6 学时 主要内容：

１、互感的串联和并联等效电感的计算

２、互感化除法求解电路

３、空心变压器和理想变压器的概念和计算 教学要求：

掌握互感的方程式求解方法和技巧。其它教学环节：1学时习题课 第十一章 三相电路 5 学时 主要内容：

１、对称三相电路的计算

２、对称三相电源、不对称三相负载电路的概念 教学要求：

掌握对称三相电路的特殊求解方法。其它教学环节：1学时习题课

电路分析实验

教学目的、任务： 电路分析实验课是高等院校电气类专业的一门重要实验课。学习本课程的主要目的是：①掌握电位、电压其相互关系，加深对电位的相对性的理解，掌握戴维南定理和诺顿定理。②获得本门课程领域内分析和处理的一些基本内容。③了解电路理论在现代化科学技术中的重要作用。

基本要求: 电路实验是学生在老师的指导下独立进行实验的一种实践活动，一般都有三个环节：1.课前预习、2.课堂实习（认真听取教师对实验的要求、重点、难点和注意事项的讲解；测量；记录）。3.课后小结（完成实验报告）。教学内容和学时分配（12=3+3+3+3）

实验一 直流电路中电位及其电压关系的研究 3学时 主要内容：

1、电路中电位、电压的概念。

2、参考点的定义。

3、两者的相互联系与区别。实验要求：

加深对电位、电压及其相互关系及在不同参考点的测量和计算。其它教学环节：完成实验报告

实验二 戴维南定理和诺顿定理实验 3学时 主要内容：

1、含源一端口网络开路电压的测量方法。（直接测量方法和补偿法）

2、戴维南定理、诺顿定理的概念。

3、用戴维南、诺顿定理对其等效替代。教学要求：

掌握戴维南诺顿定理，学会用补偿法测量开路电压，加深对等效电路的理解。其它教学环节：完成实验报告

实验三 交流电路参数的测定 3学时 主要内容：

1、交流电路中未知阻抗元件参数的测量。

2、交流电流表、交流电压表和功率表的测量方法。

3、三电压表法。教学要求：

了解交流电流表、交流电压表和三电压表法，掌握功率表法。其它教学环节：完成实验报告

实验四 改善功率因数实验 3学时 主要内容：

1、日光灯电路及工作原理。

2、功率因数的提高。教学要求：

掌握日光灯电路的工作原理及电路联接方法和改善它的功率因数的方法。其它教学环节：完成实验报告

实验五 单相变压器实验 3学时 主要内容：

1、变压器绕组同名端的判定。

2、变压器空载实验。

3、变压器外特性实验。

4、变压器短路实验。教学要求：

掌握单相变压器的几种实验方法。其它教学环节：完成实验报告

四、教学重点、难点及教学方法

重点：参考方向在电路分析的设置，电路定理在求解电路方程的灵活应用，相量分析法在交流电路中的应用。通过大量具体例题的详细分析、求解，来训练学生对基本概念和解题方法的掌握，再通过对学生作业的习题集相关问题的详细讲解进一步巩固。

难点：交流电路中参考方向的确定 实验教学重点难点

重点：参考点的定义，两者的相互联系与区别。电位、电压及其相互关系及在不同参考点的测量和计算。含源一端口网络开路电压的测量方法。交流电路中未知阻抗元件参数的测量。日光灯电路及工作原理，功率因数的提高。通过理论课程使学生对本实验有充分了解，再通过具体实验来分析、求解来进一步巩固。

难点：戴维南定理、诺顿定理的具体分析。

五、考核方式及成绩评定方式：考试

六、教材及参考书目 推荐教材：

理论：《电路》，邱关源主编，．第四版，高等教育出版社，1999年

实验：《电路实验》，孙桂瑛，齐凤艳主编，哈尔滨工业大学出版社，本专科教材修订版，2002年

参考书：

1、《电路分析基础》，李瀚荪编，第三版，高等教育出版社，1993

2、《电路基本原理》，C.A.狄苏尔，葛守仁编，高等教育出版社，1979

3、《基本电路理论实验指导》，蔡雪祥，倪振群编，上海交通大学出版社，1996年

4、《电路实验指导》，胡思胜编，机械工业出版社，1989年

5、《电路实验技术基础》钱克猷、江维澄编，浙江大学出版社，1997年

6、《电工基础实验指导书》江家麟、宁超编，高等教育出版社，1991年 修（制）订人： 审核人：