一、什么是有源濾波器和無源濾波器

1、有源濾波器

有源濾波器也是有(you)源電濾波器（ActivePowerFilter，簡稱(cheng)APF），是一種(zhong)新型的(de)電力電子設備，用于(yu)(yu)動(dong)態壓制諧波補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)無功(gong)。它(ta)可以補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)大小(xiao)和頻率變(bian)化(hua)的(de)諧波和無功(gong)變(bian)化(hua)。有(you)源濾波器之所以被稱(cheng)為(wei)有(you)源，是因(yin)為(wei)它(ta)需要提供電源（用于(yu)(yu)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)主電路的(de)諧波）。它(ta)的(de)應用可以克服傳統諧波壓制和無功(gong)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)方法的(de)缺點，如LC濾波器（傳統的(de)只(zhi)能(neng)固定補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)），實現動(dong)態跟蹤補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)，既(ji)能(neng)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)諧波又能(neng)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)無功(gong)。

2、無源濾波器

無源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器，又稱(cheng)LC濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器，簡稱(cheng)FC。它是一(yi)種由(you)電感、電容(rong)和(he)電阻組(zu)(zu)合而成的濾(lv)波(bo)(bo)(bo)電路，可(ke)以(yi)過濾(lv)一(yi)次或(huo)多次諧波(bo)(bo)(bo)。這種電路主要包括無源(yuan)元件(jian)R、l和(he)c組(zu)(zu)成。無源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器結構(gou)更容(rong)易使用，是將電感和(he)電容(rong)串聯起(qi)來，可(ke)以(yi)對主次諧波(bo)(bo)(bo)（3、5、７）構(gou)成低阻抗旁路；單相濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器、DC濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器、正弦波(bo)(bo)(bo)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器、諧波(bo)(bo)(bo)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器等(deng)都屬于(yu)無源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器。

二、有源濾波器和無源濾波器的區別

1、原理構成不同

有(you)源濾(lv)波(bo)(bo)器是(shi)電(dian)子裝置(zhi)，而(er)無源濾(lv)波(bo)(bo)器是(shi)機械的(de)。有(you)源濾(lv)波(bo)(bo)器主要是(shi)通過晶閘管(guan)控制，當有(you)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)產(chan)生(sheng)(sheng)時會產(chan)生(sheng)(sheng)大小相等，方向(xiang)相反的(de)電(dian)流來抵消(xiao)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)電(dian)流；無源濾(lv)波(bo)(bo)器則(ze)是(shi)通過電(dian)容(rong)+電(dian)抗的(de)組合LC回路對諧(xie)(xie)波(bo)(bo)產(chan)生(sheng)(sheng)低(di)阻抗，讓諧(xie)(xie)波(bo)(bo)電(dian)流流入到濾(lv)波(bo)(bo)裝置(zhi)中。

2、濾波效果不同

有源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器能(neng)夠實現動態濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)，自動追蹤補償(chang)電網(wang)中變(bian)化(hua)的(de)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)電流(liu)，具(ju)有高度(du)可控性(xing)(xing)和快(kuai)速響(xiang)(xiang)應(ying)性(xing)(xing)，補償(chang)性(xing)(xing)能(neng)不(bu)受電網(wang)頻(pin)(pin)率波(bo)(bo)(bo)(bo)動影(ying)響(xiang)(xiang)，濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)特性(xing)(xing)不(bu)受系統阻抗的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，可消除與(yu)系統阻抗發(fa)生(sheng)諧(xie)振的(de)危險。先進的(de)算(suan)法(fa)使得本設備(bei)能(neng)夠在100us時間內計算(suan)出下一個開關頻(pin)(pin)率的(de)輸出，故而(er)響(xiang)(xiang)應(ying)速度(du)不(bu)超(chao)過100us，對于(yu)變(bian)化(hua)較為頻(pin)(pin)繁(fan)的(de)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)能(neng)夠實行快(kuai)速的(de)補償(chang)；而(er)無源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器則由于(yu)結構簡單(dan)，無法(fa)達到實時快(kuai)速動態的(de)效(xiao)果(guo)(guo)，濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)效(xiao)果(guo)(guo)比(bi)有源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器有一定差距(ju)。

3、頻率變化不同

無源(yuan)濾波(bo)器(qi)(qi)的(de)頻(pin)率變換會(hui)導致諧振點產生偏移現象，從而對濾波(bo)效率產生影響；但有源(yuan)濾波(bo)器(qi)(qi)的(de)濾波(bo)效果就不會(hui)收到頻(pin)率變化的(de)影響，穩定(ding)性更好。

4、負載影響不同

有(you)源濾(lv)波器不(bu)受負載(zai)變化影響。無源濾(lv)波器補(bu)償效果隨著負載(zai)的(de)變化而變化。

5、阻抗影響不同

有源濾(lv)(lv)波(bo)不受阻抗影響(xiang)。無源濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)受系統阻抗影響(xiang)嚴(yan)重，存(cun)在諧波(bo)放大和共(gong)振的危險。

6、成本不同

有(you)源(yuan)(yuan)濾波(bo)器(qi)價格(ge)較(jiao)高(gao)，無源(yuan)(yuan)濾波(bo)器(qi)相(xiang)對便宜。有(you)源(yuan)(yuan)濾波(bo)器(qi)造價是(shi)無源(yuan)(yuan)濾波(bo)器(qi)的3倍以(yi)上(shang)，技(ji)術(shu)相(xiang)對不太(tai)成熟，且維(wei)護(hu)成本高(gao)；無源(yuan)(yuan)濾波(bo)器(qi)造價相(xiang)對較(jiao)低，技(ji)術(shu)較(jiao)成熟，安裝(zhuang)后基(ji)本上(shang)可免維(wei)護(hu)。

7、應用范圍不同

有源濾波器(qi)(qi)多用于(yu)小(xiao)電(dian)流(liu)，無(wu)源濾波器(qi)(qi)可(ke)用于(yu)大電(dian)流(liu)。有源濾波器(qi)(qi)由于(yu)成本較(jiao)高(gao)，多用于(yu)容量較(jiao)小(xiao)的需求(qiu)，比(bi)如像(xiang)醫療行(xing)業(ye)(ye)，精密(mi)儀器(qi)(qi)設備、實驗室、通訊行(xing)業(ye)(ye)、商場、樓宇等(deng)(deng)行(xing)業(ye)(ye)；無(wu)源濾波器(qi)(qi)則多用于(yu)容量需求(qiu)較(jiao)大的行(xing)業(ye)(ye)。如鋼廠(chang)、風電(dian)、電(dian)氣化鐵(tie)道及城(cheng)市軌道交通行(xing)業(ye)(ye)、石化和天(tian)然氣行(xing)業(ye)(ye)、鋼鐵(tie)與(yu)冶(ye)金行(xing)業(ye)(ye)、礦山、造船業(ye)(ye)等(deng)(deng)各(ge)行(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(lv)(lv)(lv)波(bo)器包含放(fang)大(da)器，因(yin)此它可以(yi)增強輸(shu)入信號，從(cong)而提供更多的(de)放(fang)大(da)增益(yi)來(lai)濾(lv)(lv)(lv)除高頻(pin)噪聲，使其在濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器下降速率(lv)、阻帶抑制、沒有通帶波(bo)紋等方面比無源濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器更優。

（2）可(ke)調性強。由(you)于有源濾(lv)波器的電阻(zu)、電容和(he)電感在電路中可(ke)以(yi)隨意調整(zheng)，因此(ci)設計(ji)人員(yuan)可(ke)以(yi)使用不(bu)同的元(yuan)件(jian)值(zhi)和(he)電路拓撲(pu)來(lai)調整(zheng)其濾(lv)波特性和(he)增益，從而(er)實現(xian)更好的優化。

（3）功能強大。有(you)源濾(lv)波器(qi)具有(you)廣泛的應用領域(yu)，包括音頻濾(lv)波、射頻濾(lv)波、通(tong)信(xin)等多(duo)方面(mian)領域(yu)。與(yu)無源濾(lv)波器(qi)相比，它不僅(jin)具有(you)更(geng)廣泛的頻帶(dai)和(he)通(tong)頻帶(dai)帶(dai)寬(kuan)，而(er)且可以更(geng)容易地為各個應用量(liang)身定做，以滿足(zu)各種要求。

缺點：

（1）電(dian)源成本高(gao)。由(you)于有源濾波器需要電(dian)源，其設計成本和制造(zao)成本相對(dui)較高(gao)。

（2）更(geng)高的電路(lu)復雜性。與無源(yuan)濾波(bo)器(qi)相比(bi)，有(you)源(yuan)濾波(bo)器(qi)具有(you)更(geng)多的電路(lu)元件和(he)設計參數，因此(ci)更(geng)容易出現設計誤差和(he)故障等問題。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成本低。由于(yu)無源濾(lv)波(bo)器僅使用傳統的電(dian)(dian)阻(zu)、電(dian)(dian)感和電(dian)(dian)容等被動元(yuan)件來實(shi)現濾(lv)波(bo)，因(yin)此其制造成本相對較低。

（2）更加可靠。由于無源濾波器不需要電(dian)源，因此(ci)在電(dian)路設計方面會比有源濾波器更簡單，執行中(zhong)也更加穩定和可靠

（3）體積小(xiao)(xiao)(xiao)。由于無(wu)源濾波器(qi)僅(jin)使(shi)用(yong)小(xiao)(xiao)(xiao)型(xing)電阻器(qi)和電容器(qi)制件，其大小(xiao)(xiao)(xiao)通常很小(xiao)(xiao)(xiao)，非常適用(yong)于手機、便攜式播放器(qi)等小(xiao)(xiao)(xiao)型(xing)電路(lu)板上的使(shi)用(yong)。

缺點：

（1）通頻帶速(su)率(lv)限制(zhi)。由于其使用的(de)是的(de)被動元件(jian)，因(yin)此其切入(ru)速(su)率(lv)不能太(tai)快，相比(bi)較(jiao)而言濾波器(qi)下降速(su)率(lv)比(bi)有源濾波器(qi)慢(man)。

（2）無法(fa)放大(da)弱信號。由(you)于無源濾波器(qi)沒有放大(da)器(qi)，因此它缺乏增益，這意味著它無法(fa)放大(da)弱信號并抵消濾波器(qi)中的(de)電阻、電容等信號衰減。

（3）難以調(diao)整。由于結構固(gu)定，元件固(gu)定等限(xian)制，無源濾(lv)波(bo)器的調(diao)節難度較(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型，權衡其各自的優(you)缺(que)點，以達到最(zui)佳性能和成(cheng)本效益。