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)(shi)有源電(dian)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)（ActivePowerFilter，簡(jian)稱(cheng)APF），是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)新型的電(dian)力電(dian)子設備，用(yong)(yong)于(yu)動態壓制(zhi)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)補(bu)(bu)償(chang)(chang)無(wu)(wu)功(gong)。它(ta)可(ke)(ke)以(yi)(yi)補(bu)(bu)償(chang)(chang)大小和頻率變化的諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)和無(wu)(wu)功(gong)變化。有源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)之所(suo)以(yi)(yi)被(bei)稱(cheng)為有源，是(shi)(shi)因為它(ta)需要提供電(dian)源（用(yong)(yong)于(yu)補(bu)(bu)償(chang)(chang)主電(dian)路(lu)的諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)）。它(ta)的應用(yong)(yong)可(ke)(ke)以(yi)(yi)克服傳(chuan)統諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)壓制(zhi)和無(wu)(wu)功(gong)補(bu)(bu)償(chang)(chang)方法的缺(que)點，如LC濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)（傳(chuan)統的只能固定(ding)補(bu)(bu)償(chang)(chang)），實現動態跟蹤補(bu)(bu)償(chang)(chang)，既能補(bu)(bu)償(chang)(chang)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)又能補(bu)(bu)償(chang)(chang)無(wu)(wu)功(gong)。

2、無源濾波器

無源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)，又稱LC濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)，簡稱FC。它(ta)是(shi)一(yi)種(zhong)由電(dian)(dian)感(gan)、電(dian)(dian)容(rong)和電(dian)(dian)阻(zu)組(zu)合而成(cheng)的濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)路(lu)，可(ke)以過濾(lv)一(yi)次或多次諧波(bo)(bo)(bo)(bo)。這種(zhong)電(dian)(dian)路(lu)主要包括(kuo)無源(yuan)元件R、l和c組(zu)成(cheng)。無源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)結(jie)構(gou)更容(rong)易使(shi)用(yong)，是(shi)將電(dian)(dian)感(gan)和電(dian)(dian)容(rong)串聯(lian)起來，可(ke)以對主次諧波(bo)(bo)(bo)(bo)（3、5、７）構(gou)成(cheng)低(di)阻(zu)抗旁路(lu)；單相濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)、DC濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)、正弦(xian)波(bo)(bo)(bo)(bo)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)、諧波(bo)(bo)(bo)(bo)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)等都屬于無源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(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)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)器是電(dian)子裝置(zhi)，而無(wu)(wu)源(yuan)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)器是機械(xie)的(de)。有源(yuan)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)器主(zhu)要(yao)是通過(guo)晶閘管控制，當有諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)產生時會產生大小相等，方向相反的(de)電(dian)流(liu)來抵消諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)電(dian)流(liu)；無(wu)(wu)源(yuan)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)器則是通過(guo)電(dian)容(rong)+電(dian)抗的(de)組合LC回路對(dui)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)產生低(di)阻抗，讓諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)電(dian)流(liu)流(liu)入到(dao)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)裝置(zhi)中。

2、濾波效果不同

有(you)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器能夠實現(xian)動(dong)態濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)，自動(dong)追蹤補償電網(wang)中變化的(de)(de)諧波(bo)(bo)(bo)電流，具有(you)高度可(ke)控性和快速響應性，補償性能不(bu)受電網(wang)頻率波(bo)(bo)(bo)動(dong)影(ying)響，濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)特性不(bu)受系統阻抗的(de)(de)影(ying)響，可(ke)消除與系統阻抗發生諧振(zhen)的(de)(de)危險。先進(jin)的(de)(de)算法使得本設備(bei)能夠在100us時間內計算出(chu)下一(yi)個開關頻率的(de)(de)輸出(chu)，故而(er)響應速度不(bu)超過100us，對于(yu)變化較(jiao)為頻繁(fan)的(de)(de)諧波(bo)(bo)(bo)能夠實行快速的(de)(de)補償；而(er)無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器則由于(yu)結構簡(jian)單，無(wu)法達到實時快速動(dong)態的(de)(de)效果，濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)效果比有(you)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器有(you)一(yi)定(ding)差距。

3、頻率變化不同

無源(yuan)濾(lv)波器(qi)的頻(pin)(pin)率變換(huan)會(hui)導(dao)致(zhi)諧振點(dian)產生(sheng)偏移現(xian)象，從(cong)而對(dui)濾(lv)波效率產生(sheng)影(ying)響；但有源(yuan)濾(lv)波器(qi)的濾(lv)波效果就不會(hui)收到(dao)頻(pin)(pin)率變化的影(ying)響，穩定性更好。

4、負載影響不同

有源(yuan)濾(lv)波器不受負載變(bian)化影(ying)響。無源(yuan)濾(lv)波器補償效果(guo)隨著負載的變(bian)化而變(bian)化。

5、阻抗影響不同

有源濾(lv)波(bo)不受(shou)阻(zu)抗影響。無源濾(lv)波(bo)器受(shou)系統阻(zu)抗影響嚴重，存在諧波(bo)放(fang)大和(he)共(gong)振的危險。

6、成本不同

有源(yuan)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)價格較高(gao)，無源(yuan)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)相(xiang)對(dui)便(bian)宜。有源(yuan)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)造價是無源(yuan)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)的3倍以上，技術相(xiang)對(dui)不(bu)太成熟，且維護成本高(gao)；無源(yuan)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)造價相(xiang)對(dui)較低，技術較成熟，安裝后基本上可免維護。

7、應用范圍不同

有源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)多用(yong)于小電(dian)流，無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)可(ke)用(yong)于大(da)電(dian)流。有源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)由于成本較高，多用(yong)于容(rong)量(liang)較小的需(xu)求(qiu)(qiu)，比如(ru)像醫(yi)療行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)，精密儀器(qi)設(she)備(bei)、實驗室、通(tong)(tong)訊行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)、商場、樓宇等(deng)行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)；無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)則多用(yong)于容(rong)量(liang)需(xu)求(qiu)(qiu)較大(da)的行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)。如(ru)鋼廠、風電(dian)、電(dian)氣化(hua)鐵(tie)道及城(cheng)市軌道交(jiao)通(tong)(tong)行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)、石化(hua)和天然氣行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)、鋼鐵(tie)與冶金行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)、礦(kuang)山、造船業(ye)(ye)(ye)等(deng)各行(xing)(xing)業(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。由于有源(yuan)濾(lv)波(bo)器包(bao)含放(fang)(fang)大器，因此它可以增強輸入信號，從而提供更(geng)多的(de)放(fang)(fang)大增益來濾(lv)除高頻噪聲，使其在濾(lv)波(bo)器下(xia)降速率、阻帶(dai)抑制、沒有通帶(dai)波(bo)紋等方面比無(wu)源(yuan)濾(lv)波(bo)器更(geng)優(you)。

（2）可(ke)調(diao)性強。由于有源(yuan)濾波(bo)器的電(dian)阻、電(dian)容和電(dian)感在電(dian)路(lu)中可(ke)以(yi)隨意(yi)調(diao)整，因此設計人員可(ke)以(yi)使用不同的元(yuan)件(jian)值和電(dian)路(lu)拓(tuo)撲來調(diao)整其濾波(bo)特性和增益，從而實(shi)現更(geng)好的優(you)化(hua)。

（3）功能(neng)強大。有源(yuan)濾波(bo)器(qi)具有廣泛的應用領域，包括音頻(pin)濾波(bo)、射(she)頻(pin)濾波(bo)、通信等多方(fang)面領域。與(yu)無源(yuan)濾波(bo)器(qi)相比，它不僅具有更廣泛的頻(pin)帶和(he)通頻(pin)帶帶寬，而且可(ke)以更容易(yi)地為(wei)各個(ge)應用量(liang)身定做，以滿足各種要求。

缺點：

（1）電源(yuan)成本高。由(you)于有源(yuan)濾(lv)波器(qi)需要(yao)電源(yuan)，其設計成本和(he)制造成本相(xiang)對較高。

（2）更(geng)(geng)高(gao)的電路復雜(za)性。與無(wu)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)相(xiang)比，有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)具有(you)更(geng)(geng)多的電路元件(jian)和設計參數，因此更(geng)(geng)容(rong)易出(chu)現設計誤差和故障等問題。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成本低。由于無源濾波(bo)器僅使用(yong)傳統的(de)電(dian)阻(zu)、電(dian)感(gan)和電(dian)容(rong)等(deng)被(bei)動元件來實現濾波(bo)，因(yin)此(ci)其制造成本相對較低。

（2）更加可(ke)靠(kao)。由于無源濾波器不(bu)需要電(dian)源，因此在(zai)電(dian)路(lu)設計(ji)方(fang)面會比有源濾波器更簡單，執(zhi)行(xing)中也更加穩定和可(ke)靠(kao)

（3）體積小(xiao)(xiao)。由于無源濾(lv)波器僅使(shi)用(yong)小(xiao)(xiao)型(xing)電阻器和(he)電容器制件(jian)，其大小(xiao)(xiao)通常(chang)很小(xiao)(xiao)，非常(chang)適用(yong)于手機(ji)、便攜(xie)式播(bo)放器等小(xiao)(xiao)型(xing)電路板(ban)上的使(shi)用(yong)。

缺點：

（1）通頻帶速率(lv)限制(zhi)。由(you)于(yu)其使(shi)用的是的被動元件，因(yin)此其切入速率(lv)不(bu)能太快(kuai)，相比(bi)(bi)較而言(yan)濾(lv)波器下降速率(lv)比(bi)(bi)有源(yuan)濾(lv)波器慢。

（2）無法放(fang)大(da)弱(ruo)信(xin)(xin)號。由于無源濾(lv)(lv)波器(qi)沒有放(fang)大(da)器(qi)，因此它(ta)缺乏(fa)增(zeng)益(yi)，這意味(wei)著它(ta)無法放(fang)大(da)弱(ruo)信(xin)(xin)號并抵(di)消濾(lv)(lv)波器(qi)中的電(dian)(dian)阻、電(dian)(dian)容等(deng)信(xin)(xin)號衰減。

（3）難(nan)以(yi)調整。由于結(jie)構固(gu)(gu)定(ding)，元件固(gu)(gu)定(ding)等限制，無(wu)源濾波器的(de)調節難(nan)度(du)較大，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，權衡其各自的優缺點，以(yi)達(da)到最佳性(xing)能和成本效(xiao)益。