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)電(dian)(dian)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)（ActivePowerFilter，簡稱APF），是(shi)一種(zhong)新型的(de)電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子設備，用(yong)于動態壓制諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)無(wu)功。它可以補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)大(da)小和頻率變化(hua)的(de)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)和無(wu)功變化(hua)。有源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)之(zhi)所(suo)以被稱為有源(yuan)，是(shi)因(yin)為它需要提供電(dian)(dian)源(yuan)（用(yong)于補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)主電(dian)(dian)路的(de)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)）。它的(de)應(ying)用(yong)可以克(ke)服(fu)傳(chuan)統諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)壓制和無(wu)功補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)方法(fa)的(de)缺點(dian)，如LC濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)（傳(chuan)統的(de)只(zhi)能固(gu)定補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)），實(shi)現(xian)動態跟(gen)蹤補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)，既能補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)又能補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)無(wu)功。

2、無源濾波器

無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)，又稱(cheng)LC濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)，簡稱(cheng)FC。它是(shi)(shi)一(yi)種由電(dian)感、電(dian)容和(he)電(dian)阻組(zu)合(he)而成的(de)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)電(dian)路(lu)(lu)(lu)，可以過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)一(yi)次(ci)或多次(ci)諧波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。這種電(dian)路(lu)(lu)(lu)主要(yao)包括(kuo)無(wu)源(yuan)元件R、l和(he)c組(zu)成。無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)結構更(geng)容易使用，是(shi)(shi)將電(dian)感和(he)電(dian)容串聯起(qi)來，可以對主次(ci)諧波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)（3、5、７）構成低阻抗旁路(lu)(lu)(lu)；單(dan)相濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)、DC濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)、正弦波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)、諧波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)等都屬(shu)于無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(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)濾波器(qi)是電(dian)(dian)子裝置，而無源(yuan)濾波器(qi)是機(ji)械的。有源(yuan)濾波器(qi)主要是通過(guo)晶閘(zha)管控制，當有諧波產(chan)生(sheng)時會(hui)產(chan)生(sheng)大小相等，方向相反(fan)的電(dian)(dian)流來(lai)抵消諧波電(dian)(dian)流；無源(yuan)濾波器(qi)則是通過(guo)電(dian)(dian)容+電(dian)(dian)抗的組合LC回路對諧波產(chan)生(sheng)低(di)阻抗，讓諧波電(dian)(dian)流流入(ru)到濾波裝置中。

2、濾波效果不同

有(you)(you)源濾波(bo)器能夠實現動態(tai)濾波(bo)，自動追蹤補償(chang)(chang)電網中(zhong)變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)諧波(bo)電流，具(ju)有(you)(you)高(gao)度(du)可控性(xing)(xing)(xing)和快(kuai)速(su)響應(ying)性(xing)(xing)(xing)，補償(chang)(chang)性(xing)(xing)(xing)能不(bu)受(shou)電網頻(pin)率(lv)波(bo)動影(ying)響，濾波(bo)特性(xing)(xing)(xing)不(bu)受(shou)系(xi)統(tong)阻抗(kang)的(de)(de)(de)影(ying)響，可消除與系(xi)統(tong)阻抗(kang)發生諧振的(de)(de)(de)危(wei)險。先(xian)進的(de)(de)(de)算法使得本設備能夠在100us時(shi)間內計算出下一(yi)個開關頻(pin)率(lv)的(de)(de)(de)輸(shu)出，故(gu)而響應(ying)速(su)度(du)不(bu)超(chao)過100us，對于變(bian)化(hua)較為頻(pin)繁的(de)(de)(de)諧波(bo)能夠實行快(kuai)速(su)的(de)(de)(de)補償(chang)(chang)；而無(wu)源濾波(bo)器則由于結構簡單，無(wu)法達到(dao)實時(shi)快(kuai)速(su)動態(tai)的(de)(de)(de)效果，濾波(bo)效果比有(you)(you)源濾波(bo)器有(you)(you)一(yi)定差距。

3、頻率變化不同

無源濾波(bo)器的(de)頻率變換(huan)會導(dao)致諧振(zhen)點(dian)產(chan)生偏移現象(xiang)，從而對濾波(bo)效率產(chan)生影響；但有源濾波(bo)器的(de)濾波(bo)效果就不會收(shou)到頻率變化的(de)影響，穩定性(xing)更好。

4、負載影響不同

有源濾波器不受負(fu)載變(bian)化(hua)影響。無源濾波器補償效果隨著負(fu)載的(de)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)。

5、阻抗影響不同

有源濾波(bo)(bo)不受(shou)阻抗影響(xiang)。無(wu)源濾波(bo)(bo)器(qi)受(shou)系統(tong)阻抗影響(xiang)嚴(yan)重，存(cun)在諧波(bo)(bo)放大和共振(zhen)的(de)危險(xian)。

6、成本不同

有(you)(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)價格較高，無源(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)相(xiang)對(dui)便宜。有(you)(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)造價是(shi)無源(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)的3倍以上，技(ji)術(shu)相(xiang)對(dui)不(bu)太成(cheng)(cheng)熟，且維(wei)護(hu)(hu)成(cheng)(cheng)本(ben)高；無源(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)造價相(xiang)對(dui)較低，技(ji)術(shu)較成(cheng)(cheng)熟，安(an)裝后基本(ben)上可(ke)免維(wei)護(hu)(hu)。

7、應用范圍不同

有(you)源(yuan)濾(lv)(lv)波器(qi)多(duo)(duo)用(yong)于(yu)小電流，無源(yuan)濾(lv)(lv)波器(qi)可用(yong)于(yu)大電流。有(you)源(yuan)濾(lv)(lv)波器(qi)由(you)于(yu)成(cheng)本較(jiao)高，多(duo)(duo)用(yong)于(yu)容量(liang)較(jiao)小的(de)需求，比如(ru)像醫療行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)(ye)，精密儀器(qi)設備、實驗室(shi)、通訊行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)(ye)、商場、樓宇等(deng)行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)(ye)；無源(yuan)濾(lv)(lv)波器(qi)則多(duo)(duo)用(yong)于(yu)容量(liang)需求較(jiao)大的(de)行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)(ye)。如(ru)鋼廠、風電、電氣(qi)化鐵道及城(cheng)市軌道交通行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)(ye)、石化和天然氣(qi)行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)(ye)、鋼鐵與(yu)冶金行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)(ye)、礦山、造(zao)船業(ye)(ye)(ye)(ye)等(deng)各行(xing)(xing)(xing)(xing)業(ye)(ye)(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(yu)有(you)源濾(lv)波器(qi)包含放大器(qi)，因此它可以增強輸入信號，從而(er)提(ti)供更多的(de)放大增益(yi)來(lai)濾(lv)除高頻噪聲(sheng)，使其在濾(lv)波器(qi)下降速率、阻帶(dai)抑制(zhi)、沒(mei)有(you)通帶(dai)波紋等(deng)方面比無源濾(lv)波器(qi)更優。

（2）可(ke)調性強。由于有(you)源(yuan)濾波器的(de)電(dian)阻(zu)、電(dian)容和(he)電(dian)感(gan)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)可(ke)以隨意調整，因此設計人員可(ke)以使用不同的(de)元件(jian)值(zhi)和(he)電(dian)路(lu)拓撲(pu)來調整其濾波特性和(he)增益，從而實現更好的(de)優(you)化。

（3）功能(neng)強大。有源濾波(bo)器(qi)具有廣(guang)泛的(de)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)，包(bao)括音(yin)頻濾波(bo)、射頻濾波(bo)、通信等多方面(mian)領(ling)域(yu)。與無(wu)源濾波(bo)器(qi)相比，它不(bu)僅具有更廣(guang)泛的(de)頻帶(dai)和通頻帶(dai)帶(dai)寬(kuan)，而且可以更容易地為各個(ge)應(ying)用(yong)量(liang)身定做，以滿足(zu)各種要求。

缺點：

（1）電源(yuan)成本(ben)高(gao)。由于(yu)有源(yuan)濾波器需(xu)要電源(yuan)，其設計(ji)成本(ben)和制(zhi)造成本(ben)相對較高(gao)。

（2）更(geng)高的電路復雜性(xing)。與(yu)無源(yuan)濾波器(qi)相比，有源(yuan)濾波器(qi)具有更(geng)多的電路元件(jian)和設(she)計參數，因此(ci)更(geng)容(rong)易(yi)出現設(she)計誤差(cha)和故(gu)障等問題(ti)。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成(cheng)本低(di)。由(you)于無源濾波器僅使用傳統的電阻、電感和(he)電容(rong)等被動元(yuan)件來實現濾波，因此其制造成(cheng)本相(xiang)對較低(di)。

（2）更(geng)(geng)加可靠。由于(yu)無源濾(lv)波(bo)器不(bu)需要電源，因此(ci)在電路(lu)設計方面會比有(you)源濾(lv)波(bo)器更(geng)(geng)簡單，執行中也更(geng)(geng)加穩(wen)定和可靠

（3）體積(ji)小(xiao)。由于無源濾波(bo)器(qi)僅使(shi)用小(xiao)型電阻(zu)器(qi)和電容(rong)器(qi)制(zhi)件，其大小(xiao)通常很小(xiao)，非(fei)常適用于手機、便(bian)攜式播放器(qi)等(deng)小(xiao)型電路(lu)板(ban)上(shang)的(de)使(shi)用。

缺點：

（1）通頻帶速率(lv)限(xian)制。由于其(qi)(qi)使用的是的被動元(yuan)件(jian)，因此其(qi)(qi)切入速率(lv)不(bu)能太快，相比(bi)較而(er)言濾波器下降速率(lv)比(bi)有源濾波器慢。

（2）無法放大(da)弱(ruo)信(xin)號(hao)(hao)。由于無源濾(lv)波(bo)器沒有放大(da)器，因(yin)此它缺乏增(zeng)益，這意(yi)味著它無法放大(da)弱(ruo)信(xin)號(hao)(hao)并抵消濾(lv)波(bo)器中(zhong)的電阻、電容等(deng)信(xin)號(hao)(hao)衰減。

（3）難以調整。由于結構(gou)固定(ding)，元(yuan)件固定(ding)等(deng)限制，無源濾波器的調節(jie)難度較(jiao)大(da)，不太靈活。

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(qi)各自的優缺點，以(yi)達到(dao)最佳性能和成本效益。