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)有源電濾(lv)波器(qi)（ActivePowerFilter，簡稱APF），是(shi)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)的電力電子設備，用(yong)(yong)于(yu)動態壓制諧波補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)無(wu)功(gong)。它可(ke)以(yi)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)大小和(he)頻(pin)率變化的諧波和(he)無(wu)功(gong)變化。有源濾(lv)波器(qi)之(zhi)所以(yi)被稱為有源，是(shi)因為它需要提供電源（用(yong)(yong)于(yu)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)主電路的諧波）。它的應用(yong)(yong)可(ke)以(yi)克服傳統諧波壓制和(he)無(wu)功(gong)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)方法的缺(que)點，如LC濾(lv)波器(qi)（傳統的只能固定補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)），實現動態跟蹤補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)，既能補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)諧波又能補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)(chang)無(wu)功(gong)。

2、無源濾波器

無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)，又稱LC濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)，簡稱FC。它是(shi)一(yi)種(zhong)由電(dian)(dian)感、電(dian)(dian)容(rong)和電(dian)(dian)阻組(zu)合而成的濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)路(lu)，可(ke)以過濾(lv)(lv)(lv)一(yi)次或(huo)多次諧波(bo)(bo)(bo)。這(zhe)種(zhong)電(dian)(dian)路(lu)主要包括無(wu)源(yuan)元(yuan)件R、l和c組(zu)成。無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)結構(gou)更容(rong)易使(shi)用，是(shi)將電(dian)(dian)感和電(dian)(dian)容(rong)串聯(lian)起來(lai)，可(ke)以對主次諧波(bo)(bo)(bo)（3、5、７）構(gou)成低(di)阻抗旁路(lu)；單相濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)、DC濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)、正弦波(bo)(bo)(bo)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)、諧波(bo)(bo)(bo)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)等都(dou)屬于無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(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)(qi)是(shi)電(dian)子裝置(zhi)，而(er)無(wu)(wu)源(yuan)濾波器(qi)(qi)是(shi)機械的(de)。有源(yuan)濾波器(qi)(qi)主要是(shi)通過(guo)晶閘管控制，當(dang)有諧波產生(sheng)時會產生(sheng)大小相等(deng)，方向相反的(de)電(dian)流來抵消諧波電(dian)流；無(wu)(wu)源(yuan)濾波器(qi)(qi)則是(shi)通過(guo)電(dian)容+電(dian)抗(kang)的(de)組合LC回路對諧波產生(sheng)低阻抗(kang)，讓諧波電(dian)流流入(ru)到濾波裝置(zhi)中。

2、濾波效果不同

有源濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)能夠(gou)實(shi)現動(dong)(dong)態濾(lv)(lv)波(bo)，自動(dong)(dong)追蹤(zong)補(bu)(bu)償(chang)電網(wang)(wang)中變化的(de)諧(xie)波(bo)電流(liu)，具有高(gao)度可控性(xing)和快(kuai)(kuai)速響(xiang)(xiang)應性(xing)，補(bu)(bu)償(chang)性(xing)能不(bu)受電網(wang)(wang)頻率波(bo)動(dong)(dong)影(ying)響(xiang)(xiang)，濾(lv)(lv)波(bo)特(te)性(xing)不(bu)受系(xi)統阻抗(kang)的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，可消除(chu)與系(xi)統阻抗(kang)發(fa)生諧(xie)振的(de)危險(xian)。先進(jin)的(de)算法(fa)使得本設備(bei)能夠(gou)在100us時(shi)間內計算出下(xia)一個開(kai)關頻率的(de)輸出，故而響(xiang)(xiang)應速度不(bu)超過(guo)100us，對于變化較(jiao)為頻繁的(de)諧(xie)波(bo)能夠(gou)實(shi)行(xing)快(kuai)(kuai)速的(de)補(bu)(bu)償(chang)；而無源濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)則由于結構簡單，無法(fa)達到實(shi)時(shi)快(kuai)(kuai)速動(dong)(dong)態的(de)效果，濾(lv)(lv)波(bo)效果比(bi)有源濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)有一定差(cha)距(ju)。

3、頻率變化不同

無(wu)源(yuan)(yuan)濾(lv)波器的頻率(lv)變換(huan)會導致諧振(zhen)點產生(sheng)偏移現象(xiang)，從(cong)而對濾(lv)波效率(lv)產生(sheng)影(ying)響(xiang)；但有源(yuan)(yuan)濾(lv)波器的濾(lv)波效果(guo)就(jiu)不會收到頻率(lv)變化的影(ying)響(xiang)，穩(wen)定性更好。

4、負載影響不同

有源濾波器不受負(fu)載(zai)變化影響。無源濾波器補償效果(guo)隨著負(fu)載(zai)的變化而變化。

5、阻抗影響不同

有(you)源(yuan)濾波(bo)不受(shou)阻(zu)抗影響。無源(yuan)濾波(bo)器受(shou)系統(tong)阻(zu)抗影響嚴重，存(cun)在諧波(bo)放大和共(gong)振的危險。

6、成本不同

有(you)源濾(lv)波器價(jia)格較高，無源濾(lv)波器相(xiang)對便宜。有(you)源濾(lv)波器造(zao)價(jia)是無源濾(lv)波器的3倍以(yi)上(shang)，技術相(xiang)對不太成(cheng)熟，且維護成(cheng)本高；無源濾(lv)波器造(zao)價(jia)相(xiang)對較低，技術較成(cheng)熟，安裝(zhuang)后基本上(shang)可免維護。

7、應用范圍不同

有源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)多(duo)用(yong)于(yu)小電流，無源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)可用(yong)于(yu)大電流。有源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)由(you)于(yu)成本較(jiao)(jiao)高，多(duo)用(yong)于(yu)容量較(jiao)(jiao)小的需求，比如像醫療行(xing)(xing)業(ye)，精密儀(yi)器(qi)(qi)設備(bei)、實驗室(shi)、通訊行(xing)(xing)業(ye)、商場、樓(lou)宇(yu)等(deng)行(xing)(xing)業(ye)；無源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)則多(duo)用(yong)于(yu)容量需求較(jiao)(jiao)大的行(xing)(xing)業(ye)。如鋼(gang)廠、風電、電氣化(hua)鐵道及城市軌道交通行(xing)(xing)業(ye)、石化(hua)和天然氣行(xing)(xing)業(ye)、鋼(gang)鐵與冶(ye)金行(xing)(xing)業(ye)、礦山、造船(chuan)業(ye)等(deng)各行(xing)(xing)業(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(gao)通增益(yi)。由于有(you)源濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)包含放(fang)大器(qi)，因(yin)此它(ta)可以(yi)增強(qiang)輸入信號，從而(er)提供(gong)更多的(de)放(fang)大增益(yi)來濾(lv)除高(gao)頻噪(zao)聲，使其(qi)在濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)下(xia)降速率、阻帶抑制、沒有(you)通帶波(bo)(bo)紋等方面比無源濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)更優(you)。

（2）可調(diao)(diao)性強。由于(yu)有源(yuan)濾波器的電阻(zu)、電容和電感在電路中可以隨意調(diao)(diao)整，因(yin)此(ci)設計(ji)人員可以使用不(bu)同的元件值和電路拓撲(pu)來調(diao)(diao)整其濾波特性和增益，從而實現更好(hao)的優化。

（3）功能(neng)強(qiang)大。有(you)源濾波器具(ju)有(you)廣(guang)(guang)泛的應用領域，包(bao)括音頻濾波、射頻濾波、通信等多方面領域。與無源濾波器相比，它不僅(jin)具(ju)有(you)更廣(guang)(guang)泛的頻帶和通頻帶帶寬，而且(qie)可以更容易地為各(ge)個應用量身定(ding)做，以滿足各(ge)種要求。

缺點：

（1）電源成本高(gao)。由于(yu)有源濾(lv)波(bo)器需要電源，其設(she)計(ji)成本和制(zhi)造成本相對(dui)較高(gao)。

（2）更(geng)高的電(dian)路復雜性(xing)。與無源濾波(bo)器相比，有源濾波(bo)器具有更(geng)多的電(dian)路元件和設計參(can)數，因此更(geng)容易(yi)出現設計誤差(cha)和故障等問(wen)題(ti)。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成本(ben)低(di)。由(you)于(yu)無源(yuan)濾波器僅使用傳(chuan)統(tong)的電(dian)阻(zu)、電(dian)感和(he)電(dian)容等被動元件來(lai)實現(xian)濾波，因此其制造(zao)成本(ben)相(xiang)對較低(di)。

（2）更(geng)加(jia)可靠(kao)。由(you)于無源(yuan)濾(lv)波器不需(xu)要電源(yuan)，因此在電路設計(ji)方面會比(bi)有源(yuan)濾(lv)波器更(geng)簡單，執行(xing)中也更(geng)加(jia)穩定和可靠(kao)

（3）體積小。由于無源濾波器僅(jin)使用(yong)小型電阻器和電容器制件，其大小通(tong)常(chang)很小，非(fei)常(chang)適用(yong)于手(shou)機(ji)、便(bian)攜式播(bo)放器等小型電路板(ban)上的使用(yong)。

缺點：

（1）通頻(pin)帶速率(lv)限制。由于其(qi)使用的是的被動元(yuan)件，因此其(qi)切(qie)入速率(lv)不(bu)能太快，相比(bi)較而言濾波器下降速率(lv)比(bi)有(you)源濾波器慢。

（2）無法放大弱信(xin)號。由(you)于無源濾波器(qi)沒(mei)有放大器(qi)，因此它缺乏增益，這(zhe)意味著(zhu)它無法放大弱信(xin)號并抵消濾波器(qi)中的電阻(zu)、電容等信(xin)號衰減。

（3）難以(yi)調整(zheng)。由于(yu)結構(gou)固定，元件固定等限(xian)制，無源濾波器的(de)調節難度較大，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型，權衡(heng)其各自的優(you)缺點，以達(da)到(dao)最佳性能和成本效益(yi)。