一、什么是有源濾波器和無源濾波器

1、有源濾波器

有源濾波器也是(shi)有源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)濾波(bo)器(qi)（ActivePowerFilter，簡稱APF），是(shi)一種(zhong)新型的(de)電(dian)(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)(dian)子(zi)設備，用(yong)于動態壓制(zhi)諧(xie)波(bo)補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)無功。它可(ke)以補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)大小和(he)頻(pin)率變(bian)化的(de)諧(xie)波(bo)和(he)無功變(bian)化。有源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)濾波(bo)器(qi)之所(suo)以被(bei)稱為(wei)有源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)，是(shi)因(yin)為(wei)它需要提供電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)（用(yong)于補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)主電(dian)(dian)(dian)路的(de)諧(xie)波(bo)）。它的(de)應(ying)用(yong)可(ke)以克服傳(chuan)統諧(xie)波(bo)壓制(zhi)和(he)無功補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)方(fang)法的(de)缺(que)點(dian)，如(ru)LC濾波(bo)器(qi)（傳(chuan)統的(de)只能固定補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)），實現動態跟(gen)蹤補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)，既(ji)能補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)諧(xie)波(bo)又能補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)無功。

2、無源濾波器

無(wu)(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)，又稱(cheng)LC濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)，簡稱(cheng)FC。它是一(yi)種由電(dian)(dian)感、電(dian)(dian)容(rong)和(he)電(dian)(dian)阻組合而成的濾(lv)(lv)(lv)波(bo)電(dian)(dian)路，可以過濾(lv)(lv)(lv)一(yi)次(ci)(ci)或多次(ci)(ci)諧(xie)波(bo)。這種電(dian)(dian)路主(zhu)要包括無(wu)(wu)源(yuan)元件(jian)R、l和(he)c組成。無(wu)(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)結構更容(rong)易(yi)使用，是將(jiang)電(dian)(dian)感和(he)電(dian)(dian)容(rong)串聯(lian)起來，可以對(dui)主(zhu)次(ci)(ci)諧(xie)波(bo)（3、5、７）構成低阻抗旁路；單相濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)、DC濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)、正弦波(bo)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)、諧(xie)波(bo)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)等都屬于無(wu)(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)。

二、有源濾波器和無源濾波器的區別

1、原理構成不同

有源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)是(shi)電(dian)(dian)子裝(zhuang)置，而(er)無源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)是(shi)機械的。有源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)主要(yao)是(shi)通(tong)過晶閘管控制，當有諧波(bo)(bo)(bo)產(chan)生(sheng)時會產(chan)生(sheng)大小相(xiang)等，方向相(xiang)反的電(dian)(dian)流(liu)(liu)來(lai)抵消(xiao)諧波(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)；無源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)則是(shi)通(tong)過電(dian)(dian)容+電(dian)(dian)抗(kang)的組(zu)合LC回路對諧波(bo)(bo)(bo)產(chan)生(sheng)低阻抗(kang)，讓諧波(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)流(liu)(liu)入(ru)到濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)裝(zhuang)置中。

2、濾波效果不同

有源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)能(neng)夠實現動(dong)(dong)態濾(lv)波(bo)，自動(dong)(dong)追蹤(zong)補償(chang)電(dian)網(wang)中變(bian)(bian)化的(de)(de)(de)諧波(bo)電(dian)流，具有高度(du)可控性(xing)(xing)和(he)快速響應性(xing)(xing)，補償(chang)性(xing)(xing)能(neng)不(bu)受電(dian)網(wang)頻(pin)率波(bo)動(dong)(dong)影響，濾(lv)波(bo)特性(xing)(xing)不(bu)受系統(tong)阻(zu)抗(kang)的(de)(de)(de)影響，可消除與系統(tong)阻(zu)抗(kang)發生諧振(zhen)的(de)(de)(de)危險。先(xian)進的(de)(de)(de)算法(fa)使(shi)得本設備能(neng)夠在100us時間內計算出(chu)下一(yi)(yi)個開關(guan)頻(pin)率的(de)(de)(de)輸出(chu)，故而響應速度(du)不(bu)超(chao)過100us，對于變(bian)(bian)化較為頻(pin)繁(fan)的(de)(de)(de)諧波(bo)能(neng)夠實行快速的(de)(de)(de)補償(chang)；而無(wu)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)則(ze)由于結構簡單，無(wu)法(fa)達到實時快速動(dong)(dong)態的(de)(de)(de)效果(guo)，濾(lv)波(bo)效果(guo)比有源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)有一(yi)(yi)定(ding)差距。

3、頻率變化不同

無源濾(lv)波器的頻率變(bian)換會導致諧振點產(chan)生偏移現(xian)象，從(cong)而(er)對濾(lv)波效率產(chan)生影響；但有源濾(lv)波器的濾(lv)波效果就不會收到頻率變(bian)化的影響，穩定性更(geng)好。

4、負載影響不同

有源濾波器不受(shou)負載(zai)變(bian)化影響(xiang)。無(wu)源濾波器補償效果隨著負載(zai)的(de)變(bian)化而變(bian)化。

5、阻抗影響不同

有源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)不受阻抗影(ying)響。無源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器受系(xi)統阻抗影(ying)響嚴重，存在諧波(bo)(bo)(bo)放大和共(gong)振的危險。

6、成本不同

有源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)價格較高(gao)，無(wu)源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)相對便宜。有源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)造價是無(wu)源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)的3倍以上，技術(shu)(shu)相對不(bu)太成熟，且維護成本高(gao)；無(wu)源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)造價相對較低，技術(shu)(shu)較成熟，安裝(zhuang)后基本上可免維護。

7、應用范圍不同

有源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)多(duo)用于(yu)小(xiao)電(dian)(dian)流，無源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)可用于(yu)大電(dian)(dian)流。有源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)由于(yu)成本(ben)較高，多(duo)用于(yu)容(rong)量(liang)較小(xiao)的(de)需(xu)求，比(bi)如像(xiang)醫(yi)療行(xing)(xing)業(ye)(ye)，精密儀器(qi)(qi)設備、實驗室、通訊行(xing)(xing)業(ye)(ye)、商場、樓宇等行(xing)(xing)業(ye)(ye)；無源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)則多(duo)用于(yu)容(rong)量(liang)需(xu)求較大的(de)行(xing)(xing)業(ye)(ye)。如鋼(gang)廠、風電(dian)(dian)、電(dian)(dian)氣(qi)化鐵道(dao)及城市軌道(dao)交通行(xing)(xing)業(ye)(ye)、石化和天然氣(qi)行(xing)(xing)業(ye)(ye)、鋼(gang)鐵與冶金行(xing)(xing)業(ye)(ye)、礦山、造(zao)船業(ye)(ye)等各行(xing)(xing)業(ye)(ye)。

三、有源濾波器和無源濾波器的優缺點

1、有源濾波器的優缺點

優點：

（1）高通增益(yi)。由于有源濾波(bo)器包含放(fang)大器，因此它可以增強輸入信號(hao)，從而提供更多的放(fang)大增益(yi)來(lai)濾除高頻(pin)噪聲(sheng)，使其在(zai)濾波(bo)器下降速率、阻帶抑制、沒有通帶波(bo)紋等方(fang)面比無(wu)源濾波(bo)器更優。

（2）可調性強。由于有源濾波器的(de)電(dian)(dian)阻、電(dian)(dian)容和(he)電(dian)(dian)感在電(dian)(dian)路(lu)中可以(yi)隨意調整，因(yin)此設(she)計(ji)人員可以(yi)使用不同(tong)的(de)元(yuan)件值和(he)電(dian)(dian)路(lu)拓撲來(lai)調整其濾波特性和(he)增益，從(cong)而(er)實現更好的(de)優化(hua)。

（3）功能強大。有源濾(lv)(lv)波器(qi)具有廣(guang)泛(fan)的應(ying)(ying)用領域，包括音頻濾(lv)(lv)波、射(she)頻濾(lv)(lv)波、通信等(deng)多方面(mian)領域。與無(wu)源濾(lv)(lv)波器(qi)相比，它不僅具有更廣(guang)泛(fan)的頻帶和(he)通頻帶帶寬，而且可以更容(rong)易地為各(ge)個應(ying)(ying)用量(liang)身定做，以滿足各(ge)種要求。

缺點：

（1）電源(yuan)成(cheng)(cheng)本(ben)高(gao)。由(you)于有源(yuan)濾波器(qi)需要電源(yuan)，其(qi)設(she)計成(cheng)(cheng)本(ben)和(he)制造成(cheng)(cheng)本(ben)相對較高(gao)。

（2）更高的電(dian)路復雜(za)性。與無源(yuan)濾波器相比，有(you)源(yuan)濾波器具有(you)更多的電(dian)路元件和(he)設(she)計參數，因此更容易出(chu)現設(she)計誤差和(he)故障等問(wen)題。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成本低(di)。由于無源濾(lv)(lv)波器僅使用傳統的電(dian)阻、電(dian)感(gan)和電(dian)容等被動元件(jian)來實(shi)現(xian)濾(lv)(lv)波，因此(ci)其制造成本相對較低(di)。

（2）更(geng)加可靠(kao)。由(you)于(yu)無(wu)源(yuan)(yuan)濾波器(qi)不需要電源(yuan)(yuan)，因(yin)此(ci)在(zai)電路設計方面會比(bi)有源(yuan)(yuan)濾波器(qi)更(geng)簡單，執行(xing)中也更(geng)加穩定和可靠(kao)

（3）體積小(xiao)(xiao)。由于(yu)無源(yuan)濾波器(qi)僅使用小(xiao)(xiao)型電(dian)阻器(qi)和電(dian)容器(qi)制(zhi)件，其(qi)大小(xiao)(xiao)通常(chang)(chang)很小(xiao)(xiao)，非常(chang)(chang)適用于(yu)手機、便攜(xie)式播放器(qi)等小(xiao)(xiao)型電(dian)路(lu)板上的(de)使用。

缺點：

（1）通(tong)頻帶速率限(xian)制。由于其(qi)使用的是的被動(dong)元件，因此(ci)其(qi)切(qie)入(ru)速率不(bu)能(neng)太(tai)快，相比較而言濾波器下(xia)降速率比有源濾波器慢。

（2）無(wu)法(fa)放大弱(ruo)信號。由(you)于無(wu)源濾(lv)波器沒有放大器，因(yin)此它(ta)缺乏增益，這意味著它(ta)無(wu)法(fa)放大弱(ruo)信號并抵消(xiao)濾(lv)波器中的電(dian)阻(zu)、電(dian)容等信號衰減。

（3）難(nan)以調整。由于結構固定(ding)，元件固定(ding)等限制，無源濾波器的調節難(nan)度較(jiao)大，不(bu)太靈活。

綜上所述，根據應用場景和設計需求，應選擇合適的濾波器類(lei)型，權衡其各自的(de)優缺點，以達到最(zui)佳(jia)性(xing)能和(he)成本效益(yi)。