基于PSIM仿真的有源滤波器设计

发布时间：2021-06-29 12:29

　　为提高电子电路类课程的教学质量,丰富教学内容,尝试将科研成果引入到实验教学环节的思路,启迪学生使用软件PSIM去分析和解决科研问题。针对普通电源系统经远端低频电力载波信号触发进入受控状态的安全威胁,提出有源滤波器的设计方案,并在对电力载波电路详细分析的基础上搭建出完整的滤波电路。仿真结果表明,设计的有源滤波器对电力载波信号电平的平均衰减幅度达到97. 33%,进一步的优化过程指出,通过级联同结构的滤波器能够实现进一步的衰减,这对提高电源系统防触发的安全性将具有重要的作用。 

【文章来源】：实验室研究与探索. 2020,39(02)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

电力载波穿透实验平台示意图

图2 电力载波穿透实验平台示意图实验结果表明，若电力载波的工作频率控制在150 kHz以下时，其传输距离远，穿透能力强，基本上所有的传统型红黑隔离电源都无法阻挡如此低频率的电力载波。因此，若电源控制器本身存在恶意植入的硬木马，则当控制器检测到来自远方的电力载波触发信号时，可使电源系统处于受控状态，从而使系统面临发生故障、崩溃甚至信息泄漏等安全隐患。

图4所示给出了AF电路的模型及具体实现，考虑到电源体积的限制和信号检测过程的方便性，采用的是基本有源滤波结构中的电流检测电流补偿型结构[9-10]。图4(a)中IN(s)为噪声电流，ZN、ZL为噪声源阻抗和负载阻抗，A(s)为滤波器增益，Zout为滤波器等效输出阻抗，Zinj为电流注入网络(对应于图4(b)中的Rinj和Cinj)的阻抗，注入网络旨在将滤波器输出电压转换成电流并反馈到主电路中[11-12]。实际应用中，为确保插入损耗足够大(对应滤波能力足够强)，AF的设计需遵循阻抗极大不匹配原则[10]，即对于图4(a)应满足ZN?ZL，故增加电感LDM和电容CR，其中Z"N=ZN+s LDM、Z"L=ZL∥(1/s CR)，且满足Z"N?Z"L。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3256446