基于Matlab Simulink的有源滤波器仿真模型研究

通过Simulink仿真，优化三电平SVPWM有源电力滤波器的性能。

这几天我仿制了一个基于Matlab Simulink的主动滤波器模型，觉得效果不错，现在分享给大家。

随着现代电气系统中电力电子设备的广泛应用，交流电源中的谐波干扰问题日益突出。本模型利用Matlab Simulink对三相四线系统中的中性点钳位有源电力滤波器(APF)进行了详尽分析和仿真。该滤波器能有效补偿非线性平衡和不平衡低功率负载引起的谐波和无功功率，展示了其在稳态和瞬态下的实用性。设计人员可以通过Matlab Simulink工具更好地理解和开发新型APF。

利用Matlab设计了一个特征阻抗为50欧的四阶切比雪夫低通滤波器，其截止频率为1GHz。滤波器在通带内的衰减不超过3dB。通过Matlab编写了滤波器频率响应随频率变化的波形图和系统函数随频率变化的曲线。

在SIMULINK中开发了一个简单的FBMC实现。该模型基于MATLAB脚本“FBMC-vs-OFDM-modulation”帮助示例https://www.mathworks.com/help/comm/examples/fbmc-vs-ofdm-modulation.html还上传了根据该帮助示例开发的修改后的MATLAB脚本，该脚本在MATLAB中模拟了FBMC。另一方面，SLX文件在SIMULINK中模拟相同。

5.1 在设计中应避免悬空的未使用引脚。可以将未使用的引脚接地或连接到PCB以供电，或使用PU/PD电阻。当输入缓冲器的状态随机切换时，未连接的引脚可能会引入噪声并消耗额外功耗。对于对ESD（静电放电）敏感的应用，建议将这些引脚接地或定义为PP输出并驱动为低电平。 5.2 在不同电压（如3.3V和1.8V，或5V和3.3V）共存的系统中，务必检查所有带有PU电阻的GPIO引脚，确保其不会暴露于超过其VDD的输入电压。特别是在连接可选的外部电路（如调试器探针和其他系统）时，这一点尤为重要。 图15展示了多电压泄漏的示例，显示了在STM32和驱动缓冲器供电电压不同的情况下可能引起的内部上拉电阻漏电流路径。粉红色箭头标注了漏电流的路径。

有限冲激响应 (FIR) 滤波器是数字信号处理系统的核心元件，因其具备以下优势而备受青睐： 线性相频特性: FIR滤波器可以确保在任意幅频特性下，相频特性严格线性，从而避免信号失真。 稳定性: 由于FIR滤波器的单位冲激响应是有限的，没有从输入到输出的反馈，因此系统始终保持稳定。 FPGA的适用性: FPGA非常适合用于FIR数字滤波器的设计和实现，这得益于其并行处理能力和灵活的可配置性。 Matlab 提供了强大的工具和函数，可用于设计和分析 FIR 滤波器。

介绍了FIR滤波器的FPGA实现方法，并利用Quartus II和MATLAB软件进行联合仿真验证。首先，阐述了FIR滤波器的基本原理和FPGA实现的优势。接着，详细介绍了使用MATLAB设计FIR滤波器系数，并将其转换为硬件描述语言（HDL）代码的过程。随后，利用Quartus II软件进行FPGA的配置、编译和下载，并将设计好的FIR滤波器模块集成到FPGA平台上。最后，通过MATLAB生成测试信号，并与FPGA输出结果进行比较，验证了设计的正确性和性能。 该方法有效地结合了MATLAB在信号处理方面的优势和FPGA在硬件实现方面的优势，为FIR滤波器的设计和验证提供了一种高效可靠的解决方案，在数字信号处理领域具有广泛的应用前景。

我曾涉足2阶、4阶、6阶和8阶的带通和低通滤波器设计。我首先阅读MAX274的数据表，深入了解其工作原理。为了设计出在18KHz到22KHz带宽内具有最大增益的滤波器，我们需要计算外部组件值并选择最佳的中心频率和品质因数。我们设计了一个二阶滤波器，并复制了它3次，以级联连接形成8阶滤波器。