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(ye)是有源(yuan)(yuan)電(dian)濾波(bo)器(qi)(qi)（ActivePowerFilter，簡(jian)稱APF），是一(yi)種新型的(de)(de)電(dian)力電(dian)子設(she)備，用(yong)于動(dong)態壓(ya)制諧波(bo)補(bu)(bu)償(chang)(chang)無功。它可以(yi)補(bu)(bu)償(chang)(chang)大小(xiao)和頻率變化的(de)(de)諧波(bo)和無功變化。有源(yuan)(yuan)濾波(bo)器(qi)(qi)之所(suo)以(yi)被(bei)稱為(wei)(wei)有源(yuan)(yuan)，是因為(wei)(wei)它需要提供電(dian)源(yuan)(yuan)（用(yong)于補(bu)(bu)償(chang)(chang)主電(dian)路的(de)(de)諧波(bo)）。它的(de)(de)應(ying)用(yong)可以(yi)克(ke)服傳統(tong)諧波(bo)壓(ya)制和無功補(bu)(bu)償(chang)(chang)方法的(de)(de)缺點，如LC濾波(bo)器(qi)(qi)（傳統(tong)的(de)(de)只能(neng)固定補(bu)(bu)償(chang)(chang)），實現動(dong)態跟蹤補(bu)(bu)償(chang)(chang)，既能(neng)補(bu)(bu)償(chang)(chang)諧波(bo)又(you)能(neng)補(bu)(bu)償(chang)(chang)無功。

2、無源濾波器

無源濾(lv)(lv)波(bo)器，又(you)稱LC濾(lv)(lv)波(bo)器，簡稱FC。它是一種由電(dian)(dian)感(gan)、電(dian)(dian)容和電(dian)(dian)阻組合而成的濾(lv)(lv)波(bo)電(dian)(dian)路(lu)，可以過濾(lv)(lv)一次或多次諧波(bo)。這種電(dian)(dian)路(lu)主(zhu)要包括無源元件R、l和c組成。無源濾(lv)(lv)波(bo)器結構更容易使用，是將電(dian)(dian)感(gan)和電(dian)(dian)容串聯起來，可以對主(zhu)次諧波(bo)（3、5、７）構成低阻抗旁路(lu)；單(dan)相濾(lv)(lv)波(bo)器、DC濾(lv)(lv)波(bo)器、正(zheng)弦波(bo)濾(lv)(lv)波(bo)器、諧波(bo)濾(lv)(lv)波(bo)器等都屬于無源濾(lv)(lv)波(bo)器。

二、有源濾波器和無源濾波器的區別

1、原理構成不同

有源濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)是電(dian)(dian)子裝(zhuang)置，而無源濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)是機械的(de)。有源濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)主(zhu)要(yao)是通(tong)(tong)過(guo)晶閘管控制，當有諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)產(chan)生時會產(chan)生大小(xiao)相等，方向相反的(de)電(dian)(dian)流(liu)來抵消諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)；無源濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)則是通(tong)(tong)過(guo)電(dian)(dian)容+電(dian)(dian)抗(kang)的(de)組合LC回路(lu)對(dui)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)產(chan)生低阻抗(kang)，讓(rang)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)流(liu)入到濾波(bo)(bo)裝(zhuang)置中。

2、濾波效果不同

有源(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)能夠實(shi)現動(dong)(dong)(dong)態濾(lv)波(bo)(bo)(bo)，自動(dong)(dong)(dong)追(zhui)蹤補償(chang)電(dian)網(wang)中(zhong)變化的諧波(bo)(bo)(bo)電(dian)流，具有高度可(ke)控性和快(kuai)速響應性，補償(chang)性能不受(shou)電(dian)網(wang)頻率波(bo)(bo)(bo)動(dong)(dong)(dong)影響，濾(lv)波(bo)(bo)(bo)特(te)性不受(shou)系(xi)(xi)統(tong)(tong)阻抗(kang)的影響，可(ke)消(xiao)除與系(xi)(xi)統(tong)(tong)阻抗(kang)發生諧振的危險。先進(jin)的算法使得(de)本設備能夠在100us時間內計算出下一個開關頻率的輸出，故而響應速度不超過100us，對于變化較為頻繁的諧波(bo)(bo)(bo)能夠實(shi)行快(kuai)速的補償(chang)；而無源(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)則(ze)由(you)于結構簡單(dan)，無法達到實(shi)時快(kuai)速動(dong)(dong)(dong)態的效果，濾(lv)波(bo)(bo)(bo)效果比有源(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)有一定差距。

3、頻率變化不同

無源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波器的頻(pin)率變換會導致(zhi)諧振點產生偏移現象，從而對濾(lv)(lv)(lv)波效(xiao)率產生影(ying)(ying)響；但有源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波器的濾(lv)(lv)(lv)波效(xiao)果就(jiu)不會收到頻(pin)率變化的影(ying)(ying)響，穩定性更好(hao)。

4、負載影響不同

有源濾波器不(bu)受負載變化(hua)(hua)影響(xiang)。無源濾波器補償(chang)效果隨著(zhu)負載的變化(hua)(hua)而變化(hua)(hua)。

5、阻抗影響不同

有源濾(lv)波(bo)不受(shou)(shou)阻抗(kang)影響。無源濾(lv)波(bo)器受(shou)(shou)系(xi)統阻抗(kang)影響嚴重(zhong)，存在諧(xie)波(bo)放大和共振的危險。

6、成本不同

有(you)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)價(jia)(jia)格較(jiao)高(gao)，無源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)相對便宜(yi)。有(you)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)造(zao)價(jia)(jia)是無源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)的3倍以上，技術(shu)相對不太成熟(shu)，且(qie)維護成本高(gao)；無源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)造(zao)價(jia)(jia)相對較(jiao)低，技術(shu)較(jiao)成熟(shu)，安裝后基(ji)本上可免維護。

7、應用范圍不同

有源(yuan)(yuan)(yuan)濾波器(qi)(qi)(qi)多(duo)用(yong)于(yu)(yu)小(xiao)電流，無(wu)源(yuan)(yuan)(yuan)濾波器(qi)(qi)(qi)可用(yong)于(yu)(yu)大電流。有源(yuan)(yuan)(yuan)濾波器(qi)(qi)(qi)由于(yu)(yu)成本較高，多(duo)用(yong)于(yu)(yu)容量(liang)較小(xiao)的需(xu)求，比如像醫療(liao)行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)，精密儀器(qi)(qi)(qi)設備、實驗室、通(tong)訊行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)、商(shang)場、樓(lou)宇等行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)；無(wu)源(yuan)(yuan)(yuan)濾波器(qi)(qi)(qi)則(ze)多(duo)用(yong)于(yu)(yu)容量(liang)需(xu)求較大的行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)。如鋼廠、風電、電氣化(hua)鐵(tie)道及城市軌道交通(tong)行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)、石(shi)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)、礦山(shan)、造(zao)船業(ye)(ye)(ye)等各(ge)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(tong)增(zeng)(zeng)益。由于有(you)源濾波器(qi)(qi)包(bao)含放大器(qi)(qi)，因此它(ta)可以增(zeng)(zeng)強輸入信號，從而提供更多(duo)的放大增(zeng)(zeng)益來(lai)濾除高頻噪聲，使(shi)其在濾波器(qi)(qi)下降速率、阻(zu)帶抑制(zhi)、沒有(you)通(tong)帶波紋等(deng)方(fang)面比無(wu)源濾波器(qi)(qi)更優。

（2）可(ke)調性強。由于有源濾(lv)波器(qi)的(de)電(dian)(dian)阻、電(dian)(dian)容和電(dian)(dian)感在電(dian)(dian)路中可(ke)以(yi)隨意調整，因此設計(ji)人員(yuan)可(ke)以(yi)使用不同(tong)的(de)元(yuan)件值和電(dian)(dian)路拓(tuo)撲來調整其(qi)濾(lv)波特性和增益，從而(er)實現更好的(de)優化。

（3）功能強大。有源(yuan)濾波器具有廣泛的應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)(yu)，包括(kuo)音頻濾波、射頻濾波、通信等(deng)多(duo)方面領(ling)域(yu)(yu)。與無源(yuan)濾波器相比，它不(bu)僅具有更廣泛的頻帶(dai)和通頻帶(dai)帶(dai)寬，而(er)且可以更容易地為(wei)各個應(ying)用(yong)量身(shen)定做，以滿足(zu)各種要求。

缺點：

（1）電源成本(ben)高。由于有源濾波器需要電源，其設計成本(ben)和制造成本(ben)相對較高。

（2）更(geng)(geng)高的(de)電路復雜性。與無源濾(lv)波器(qi)相(xiang)比，有源濾(lv)波器(qi)具(ju)有更(geng)(geng)多的(de)電路元件和設計參數，因此(ci)更(geng)(geng)容(rong)易出現設計誤(wu)差和故障等問題。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成本低(di)。由于無源濾波(bo)器僅使用傳統的電阻(zu)、電感和電容(rong)等被(bei)動元件(jian)來實現(xian)濾波(bo)，因此其制造成本相對較低(di)。

（2）更(geng)加可靠。由于(yu)無(wu)源(yuan)濾波器不需要電源(yuan)，因(yin)此在電路設計方面會比有源(yuan)濾波器更(geng)簡單，執行(xing)中也更(geng)加穩定和(he)可靠

（3）體積(ji)小(xiao)。由于(yu)無源濾波器(qi)僅使(shi)用小(xiao)型電(dian)阻器(qi)和(he)電(dian)容器(qi)制件(jian)，其大小(xiao)通常很小(xiao)，非常適用于(yu)手機、便攜式(shi)播放器(qi)等(deng)小(xiao)型電(dian)路板(ban)上的使(shi)用。

缺點：

（1）通(tong)頻帶速率限制。由(you)于(yu)其(qi)使用(yong)的(de)是的(de)被(bei)動元件，因此其(qi)切入(ru)速率不能(neng)太快，相比較(jiao)而(er)言濾(lv)波器下(xia)降(jiang)速率比有源濾(lv)波器慢。

（2）無法(fa)放(fang)大(da)弱信(xin)(xin)號。由于無源濾波器(qi)沒有(you)放(fang)大(da)器(qi)，因(yin)此它(ta)缺(que)乏增益(yi)，這意味著它(ta)無法(fa)放(fang)大(da)弱信(xin)(xin)號并抵消濾波器(qi)中的電阻、電容等信(xin)(xin)號衰減(jian)。

（3）難以調整。由于結(jie)構固定，元件固定等限制，無源濾波器的調節難度較(jiao)大，不太靈(ling)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(qi)各自的(de)優(you)缺點，以(yi)達到最(zui)佳(jia)性能和成本效(xiao)益(yi)。