论文总字数：15566字

摘 要

经过近几十年人们的不断探索，电力电子产业逐渐兴起，已经和衣食住行一样成为人们生活中的必需品，而且在我们国家的经济支柱中也占据着很大的份额。而且随着工业工程的不断发展，很多功率比较大的电子器件被广泛的使用。其次经过工业革命的变革，电子信息技术得到迅速的发展,LC滤波器作为一个处理信号的必不可少的元器件，同样也在飞速的发展和进步，并且市场上对LC滤波器的使也很广泛。本课题主要涉及LC波器设计和仿真性能，阐述了常用LC滤波器的结构和设计方法，并利用MATLAB建模仿真软件对所设计的电路进行了仿真，且对谐波特性和滤波效果进行了研究，分析了滤波器的优缺点和校正方案。

关键词：LC滤波器；谐波；MATLAB建模

Design and Simulation of Passive Filter

Abstract

After the continuous exploration in recent decades, the power electronics industry has gradually emerged, has become as necessary in people's lives as food and clothing, and also occupies a large share of the economic pillars of our country. And with the continuous development of industrial engineering, many high-power electronic devices are widely used. Secondly, after the industrial revolution, electronic information technology has been rapidly developed, LC filter as an indispensable component to process signals, is also in rapid development and progress, and the market for LC filters is also very extensive. This topic mainly involves the design and simulation performance of LC wavers, expounds the structure and design methods of commonly used LC filters, simulates the designed circuits by USing MATLAB modeling simulation software, and studies the harmonic portability and filtering effects, and analyzes the advantages and disadvantages of filters and correction schemes.

Keywords: LC filter；harmonic wave；MATLAB modeling

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1滤波器的背景和选题意义 1

1.2国内外对于无源滤波器的研究和发展现状 1

1.3论文主要研究的内容与计划 2

第二章 谐波源的特性及其危害 3

2.1 谐波的介绍以及谐波的产生 3

2.2 什么是谐波源 3

2.3 谐波的特性 3

2.4 谐波的危害 3

2.5 无源滤波器的非线性负载装置 4

2.6各类无源滤波器的滤波类型 4

2. 有源和无源两种滤波器的比较分析 5

第三章 对LC滤波器的研究 6

3.1 LC滤波器的定义和工作原理 6

3.2 LC滤波器的简单设计研究 6

3.2.1 单调谐滤波器的简单研究 6

3.2.2 高通滤波器的简单研究 8

第四章 对LC滤波器电路设计仿真 9

4.1 LC滤波器设计及仿真 9

4.1.1 设计及仿真软件介绍 9

4.2 选择合适的三项整流电路建模 10

4.3 无源滤波器参数计算 12

4.4 带无源滤波器的三相桥式全控整流电路建模 14

4.5 带无源滤波器的三相桥式全控整流电路仿真分析 15

4.6 结论 16

第五章 总结与展望 17

5.1 全文总结 17

5.2 展望 17

致 谢 18

参考文献 19

绪 论

现代社会是一个信息社会，信号处理是一个不可避免的问题，因此滤波器被广泛用作信号处理设备无源滤波器具有结构简单、低成本、高可靠性和低使用成本等优势，是调和控制的广泛应用。一般来说，无源滤波器意味着将电感和电容能量与并行低电阻状态(调谐滤波器)相匹配，形成一个谐波电流阻力最小的路径。所以谐波电流不会进入系统。

1.1滤波器的背景和选题意义

随着电力电子装置的日益广泛应用，电力电子装置是公共电网中最重要的谐波源的处理。电网谐波污染的形式愈加严重。电网谐波对电气设备的正常运行危害极大，会导致电容器过流损坏、电机转矩不稳定、继电保护装置失灵操作、电脑等敏感电器功能错误，在电力电子产业刚刚起步的时候，各地区的发展不尽相同，因为电力电子的发展比较依赖技术的保证，早期的电力行业的发展很简单，大部分负荷由同时运行的发电机和不同步运行的电动机组成。也正是因为这些整流装置的过载现象会导致电压和电流的不正常变化，进而干扰正常的电力网络的运行。因此，研究者们设计的滤波设备对谐波治理有非常大的帮助。对于电力电子工程上会产生很大的积极作用，而且还会帮助电力网络更加的完善和运行更加的稳定。本课题中针对谐波源的特性，要求设计仿真适合的滤波装置，来消除滤波影响。并且要基于MATLAB进行建模仿真。通过仿真模型电路的运行观察产生的波形，就可以验证无源滤波器的抑制谐波的能力。

无源滤波器作为当今主流的滤波器装置，它具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，至今仍是应用广泛的被动 谐波治理方法。一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻（调谐滤波）状态,给某次谐波电流构成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的优点为成本低，运行稳定，技术相对成熟，容量大。缺点为谐波滤除率一般只有80％，对基波的无功补偿也是一定的，要想克服无源滤波器本身所存在的问题，我们须加以改良并设计出新的无源滤波器。

因此本文将从LC滤波器的结构和工作原理入手，对它进行深入分析，以及进谐波处理分析，它的研究结果对于我们电力系统行业具有重大作用。

1.2国内外对于无源滤波器的研究和发展现状

1917年，美国和德国科学家发明了LC滤波器。至此之后的第二年，他们在美国发明了第一个运算系统，就在这时无源滤波器的技术已于50年代成熟，从60年代开始，发展计算机技术，综合技术和材料密集型产业，滤波器迈出了新的一步，向低能耗迈出了性能稳定，体积小，功能齐全，精确度高，稳定性高。可靠性高。作为对哈萨克斯坦活性滤波器领域研究的主要方向，自1970年代以来，数字滤波器迅速发展。电容开关和产品过滤器。这些滤波器被设计和应用于集成在一个芯片在80年代，他专门进行了各种研究，以改善新滤波器的特性，并逐步扩大其范围。1990年代以来，主要致力于各种滤波器的开发和新的一步，高精度发展，体积小，功能稳定，开发。当然，滤波本身的研究正在进行中。我国滤波的广泛使用是上世纪50年代以后，由于我国在建国初期百废待兴，国家将主要的精力投放于农业和工业的发展，所以我们国家的滤波器的发展并不如国外发展的那么迅速。当我们国家开始接触和使用无源滤波器已经是二十世纪五十年代末期的时候了。在那个时候大部分是使用于是电话电路滤波和电报电路滤波。通过了五六十年的迅速发展，我国的研究家们对于LC滤波器的研究和应用已经逐渐追赶上国际的脚步，但是因为现在没有专业的研究机构和研制部门，集成电路技术和将原成品或半成品加工处理的技术跟不上时代的潮流，导致我们国家非常多的不同种类的滤波器的研究工作和使用范围距离国际上的水平还有不小的差距。所以我国的滤波器发展仍然需要研究者的不断努力和探寻。因为LC滤波器的最突出的特点就是价格便宜和内存容量很大，大部分的工业行业和机械行业的整流滤波都使用的是LC滤波器。在现在这个阶段，我国国内滤波器市场上大部分是以LC滤波器为主要仪器。国外主要的滤波器品牌主要是西门子和施耐德。国内主要的滤波器品牌主要是哈工大清华电子。无源滤波器改革方向以迅速的反应谐波、彻底的根治谐波危害、统一加以控制为主。经过半个世纪的发展，我国的滤波在研究开发、生产和应用方面取得了一定的进步。

1.3论文主要研究的内容与计划

本论文所要研究的对主要对象是LC滤波器，最先要了解的就是LC滤波器的工作原理、特点、分类和应用方向。然后通过对无源滤波器进行简单的分析后，通过公式计算合适的滤波器参数，应用Simulink、MATLAB软件设计一个模型，建立模型后通过观察仿真模型，来验证实验结果。

第一章 主要参数滤波器课题的研究背景和国内外现在的发展现状；

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