[發明專利]一種有源濾波器的自動調諧結構

在審

• 申請號: 202011554608.0
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112491055A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 李俊;朱東柏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種有源濾波器的自動調諧結構，包括以下幾個部分：增益運放、比較器、開關電容、邏輯控制組成：增益運放用于固定參考電壓，以保證對電容陣列充電的電流且僅與電阻有關，可以在相同功耗下達到較高增益；比較器為帶前置運放的鎖存比較器；邏輯控制電路主要包括：保存當前比較器的輸出，并可以判斷相鄰兩次的輸出是否相同；根據當前比較器的輸出改變電容陣列的控制字；保持更新后的控制字并釋放電容陣列當前存儲的電荷，本發明不僅實現了實現截止頻率的精度主要由兩個電容的比值決定，而且便于集成于芯片內部，通過變換電容陣列控制字的位數、更改電容或電阻的種類即可以將此自動調諧結構靈活地應用于其他濾波器。

技術領域

本發明涉及電力有源濾波器技術領域，是一種有源濾波器的自動調諧結構。

背景技術

電能作為一種清潔、高效的能源形式而得到廣泛應用，是維持當代社會正常運行的重要保障,隨著大量電力電子設備的投入使用，使電力環境中的諧波污染、功率因數低等電能質量問題也越來越嚴重，另一方面隨著電力用戶對電能質量的要求越來越高，建設安全可靠的電網環境，為電力用戶提供優質清潔的電能是首要任務,諧波的來源主要可分為以下幾方面:發電機產生的少量諧波；輸配電系統產生的諧波；用電設備產生的諧波；變頻設備產生的諧波,諧波對系統的危害存在于方方面面，根據電力系統中發、輸、變、配、用等不同環節，諧波污染所造成的影響：諧波流經變壓器和電機等設備，會帶來額外損耗，降低發電設備的利用率；增加輸配電線路損耗，造成線路過熱，加速設備老化；造成頻率波動，引起繼電保護裝置誤動甚至拒動，降低電力系統可靠性；對于電力系統中常見電容器與電抗器,諧波還可引起局部串聯諧振或并聯諧振，使電容器發熱甚至損毀；針對工業中大量使用的電機，諧波會使其產生噪聲、震動、發熱等影響，降低使用效率與使用壽命，故而，諧波治理已成為研究重點。

目前濾波器一般用集成運放、R、C組成，常稱為有源濾波器，其實現方法簡單，為使有源濾波器頻率特性的精度和穩定性滿足系統要求，要求構成該濾波器的電阻值和電容值具有足夠的精度和穩定性，有源濾波器是處理連續時間信號的系統，需要具有恒定的時間常數或者截止頻率，然而，在現今的集成技術中，一方面，由于電容及電阻的制造工藝精度有限；另一方面，由于電容及電阻因工藝過程不同而具有不同的溫度系數，導致電路的時間常數T=RC隨工藝角和溫度有較大的偏差，通常使用精度較高的片外電容來減小偏差，但是片外電容體積大、成本高，且不利于芯片集成。

發明內容

本發明為解決上述問題，提供了一種可應用于有源濾波器的自動調諧結構，該結構的優點是結構簡單、易于片上集成且可以靈活拓展應用。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是：

一種有源濾波器的自動調諧結構，是基于開關電容的應用，開關電容可等效為一個電阻，為時鐘周期與電容的比值，在不同工藝角和溫度條件下，濾波器的截止頻率隨電容和電阻的變化較大，利用開關電容的理論則可使得濾波器的截止頻率僅與變量時鐘周期和兩個電容的比值有關，由于用相同工藝制造出的電容,其電容值隨工藝角和溫度的變化系數一致，它們的比值也近似為恒定值，這樣，截止頻率隨工藝角和溫度的偏差就大大減小了。

該有源濾波器的自動調諧結構包括：增益運放、比較器、開關電容、邏輯控制。