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西门子滤波器有模拟滤波器和数字滤波器两种。这里选用数字滤波器,因为它相对于模拟滤波器更容易进行滤波代数运算,而且它不会像模拟滤波器那样随时间、温度、电压漂移,还有就是它能实现近似理想的响应和线性相位,所以能更好地达到谐波检测的实时性和准确性的要求。
西门子滤波器有无限冲激响应(IIR)系统和有限冲激响应(FIR)系统两种。虽然西门子滤波器可以得到严格的线性相位,但在相同技术指标下,由于存在输出对输入的反馈,因而可用大约西门子滤波器的阶数来满足指标的要求,从而使得所用空间少,运算次数少,实时性强。由于谐波检测环节对相位要求不高,而对计算速度要求高,因此选择西门子滤波器作为研究的对象。
西门子滤波器的选择:根据干扰源的特性、频率范围、电压和阻抗等参数及负载特性的要求,适当选择滤波器,一般考虑:
1、要求电磁干扰滤波器在相应工作频段范围内,能满足负载要求的衰减特性,若一种滤波器衰减量不能满足要求时,则可采用多级联,可以获得比单级更高的衰减,不同的滤波器级联,可以获得在宽频带内良好衰减特性;
2、要满足负载电路工作频率和需抑制频率的要求,如果要抑制的频率和有用信号频率非常接近时,则需要频率特性非常陡峭的滤波器,才能满足把抑制的干扰频率滤掉,只允许通过有用频率信号的要求;
3、在所要求的频率上,滤波器的阻抗必须与它连接干扰源阻抗和负载阻抗相失配,如果负载是高阻抗,则滤波器的输出阻抗应为低阻;如果电源或干扰源阻抗是低阻抗,则滤波器的输入阻抗应为高阻;如果电源阻抗或干扰源阻抗是未知的或者是在一个很大的范围内变化,很难得到稳定的滤波特性,为了获得滤波器具有良好的比较稳定的滤波特性,可以在滤波器输入和输出端,同时并接一个固定电阻。
4、滤波器必须具有一定耐压能力,要根据电源和干扰源的额定电压来选择滤波器,使它具有足够高的额定电压,以保证在所有预期工作的条件下都能可靠地工作,能够经受输入瞬时高压的冲击。
5、滤波器允许通过应与电路中连续运行的额定电流一致。额定电流高了,会加大滤波器的体积和重量;额定电流低了,又会降低滤波器的可靠性。
6、滤波器应具有足够的机械强度,结构简单、重量轻、体积小、安装方便、安全可靠。