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(shi)有(you)源電(dian)(dian)濾波(bo)(bo)(bo)器（ActivePowerFilter，簡稱APF），是(shi)一(yi)種新型的(de)電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子(zi)設備(bei)，用(yong)于(yu)動態(tai)壓制諧波(bo)(bo)(bo)補(bu)償(chang)無功(gong)。它(ta)可(ke)以(yi)(yi)補(bu)償(chang)大(da)小(xiao)和頻率(lv)變化的(de)諧波(bo)(bo)(bo)和無功(gong)變化。有(you)源濾波(bo)(bo)(bo)器之所(suo)以(yi)(yi)被(bei)稱為(wei)(wei)有(you)源，是(shi)因為(wei)(wei)它(ta)需要提(ti)供電(dian)(dian)源（用(yong)于(yu)補(bu)償(chang)主(zhu)電(dian)(dian)路的(de)諧波(bo)(bo)(bo)）。它(ta)的(de)應用(yong)可(ke)以(yi)(yi)克服(fu)傳(chuan)統諧波(bo)(bo)(bo)壓制和無功(gong)補(bu)償(chang)方法的(de)缺(que)點，如LC濾波(bo)(bo)(bo)器（傳(chuan)統的(de)只(zhi)能固(gu)定(ding)補(bu)償(chang)），實(shi)現(xian)動態(tai)跟蹤補(bu)償(chang)，既能補(bu)償(chang)諧波(bo)(bo)(bo)又能補(bu)償(chang)無功(gong)。

2、無源濾波器

無源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)，又(you)稱LC濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)，簡(jian)稱FC。它是一(yi)種(zhong)由電(dian)(dian)(dian)感、電(dian)(dian)(dian)容(rong)和(he)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)組合而(er)成的濾(lv)波(bo)電(dian)(dian)(dian)路，可以過(guo)濾(lv)一(yi)次或多(duo)次諧(xie)波(bo)。這種(zhong)電(dian)(dian)(dian)路主(zhu)要包括無源(yuan)元(yuan)件R、l和(he)c組成。無源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)結構更容(rong)易使用(yong)，是將電(dian)(dian)(dian)感和(he)電(dian)(dian)(dian)容(rong)串聯起來(lai)，可以對(dui)主(zhu)次諧(xie)波(bo)（3、5、７）構成低阻(zu)(zu)抗旁路；單相濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)、DC濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)、正弦波(bo)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)、諧(xie)波(bo)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)等(deng)都屬于無源(yuan)濾(lv)波(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(you)源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器是(shi)電(dian)(dian)子(zi)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，而無(wu)源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器是(shi)機械(xie)的(de)。有(you)源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器主要是(shi)通過晶(jing)閘管控制，當(dang)有(you)諧波(bo)(bo)產生時會產生大小(xiao)相等(deng)，方向相反的(de)電(dian)(dian)流來抵(di)消諧波(bo)(bo)電(dian)(dian)流；無(wu)源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器則是(shi)通過電(dian)(dian)容(rong)+電(dian)(dian)抗的(de)組合(he)LC回路對諧波(bo)(bo)產生低阻抗，讓諧波(bo)(bo)電(dian)(dian)流流入(ru)到濾(lv)(lv)波(bo)(bo)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)中。

2、濾波效果不同

有源濾波(bo)器能夠實(shi)現動(dong)(dong)(dong)態(tai)濾波(bo)，自(zi)動(dong)(dong)(dong)追(zhui)蹤補(bu)償電(dian)(dian)網(wang)中變(bian)化的諧(xie)(xie)波(bo)電(dian)(dian)流，具(ju)有高度可控性(xing)和快速(su)響(xiang)應(ying)(ying)性(xing)，補(bu)償性(xing)能不(bu)受(shou)電(dian)(dian)網(wang)頻(pin)率(lv)波(bo)動(dong)(dong)(dong)影響(xiang)，濾波(bo)特(te)性(xing)不(bu)受(shou)系(xi)統阻抗的影響(xiang)，可消除(chu)與系(xi)統阻抗發生諧(xie)(xie)振的危(wei)險(xian)。先進的算法使得本(ben)設備能夠在100us時間內計算出下一個(ge)開關頻(pin)率(lv)的輸出，故(gu)而(er)響(xiang)應(ying)(ying)速(su)度不(bu)超(chao)過100us，對(dui)于(yu)變(bian)化較為頻(pin)繁(fan)的諧(xie)(xie)波(bo)能夠實(shi)行快速(su)的補(bu)償；而(er)無源濾波(bo)器則由于(yu)結構簡(jian)單，無法達到(dao)實(shi)時快速(su)動(dong)(dong)(dong)態(tai)的效果(guo)，濾波(bo)效果(guo)比有源濾波(bo)器有一定差距。

3、頻率變化不同

無源濾(lv)波器(qi)(qi)的(de)頻率(lv)(lv)(lv)變換(huan)會(hui)導(dao)致諧振(zhen)點產(chan)生偏移(yi)現象，從而(er)對濾(lv)波效率(lv)(lv)(lv)產(chan)生影(ying)響(xiang)；但(dan)有源濾(lv)波器(qi)(qi)的(de)濾(lv)波效果就不會(hui)收到頻率(lv)(lv)(lv)變化的(de)影(ying)響(xiang)，穩定(ding)性更好。

4、負載影響不同

有源(yuan)濾(lv)波器不受負載變化影響(xiang)。無(wu)源(yuan)濾(lv)波器補償效果隨(sui)著負載的變化而變化。

5、阻抗影響不同

有源濾波不受阻抗影(ying)響。無源濾波器(qi)受系(xi)統(tong)阻抗影(ying)響嚴重(zhong)，存在諧波放大和共(gong)振的危險。

6、成本不同

有(you)源濾波器(qi)價格較(jiao)(jiao)高，無(wu)(wu)源濾波器(qi)相對便宜。有(you)源濾波器(qi)造價是無(wu)(wu)源濾波器(qi)的3倍以上，技術相對不太成熟，且維護成本高；無(wu)(wu)源濾波器(qi)造價相對較(jiao)(jiao)低，技術較(jiao)(jiao)成熟，安裝(zhuang)后基(ji)本上可免維護。

7、應用范圍不同

有(you)源(yuan)(yuan)濾波(bo)器(qi)(qi)多用(yong)于(yu)(yu)(yu)小電(dian)流，無源(yuan)(yuan)濾波(bo)器(qi)(qi)可用(yong)于(yu)(yu)(yu)大電(dian)流。有(you)源(yuan)(yuan)濾波(bo)器(qi)(qi)由于(yu)(yu)(yu)成本(ben)較高(gao)，多用(yong)于(yu)(yu)(yu)容(rong)量(liang)較小的(de)需(xu)(xu)求，比如(ru)像醫(yi)療行業(ye)，精(jing)密(mi)儀器(qi)(qi)設備、實(shi)驗室(shi)、通訊行業(ye)、商(shang)場、樓宇等(deng)行業(ye)；無源(yuan)(yuan)濾波(bo)器(qi)(qi)則多用(yong)于(yu)(yu)(yu)容(rong)量(liang)需(xu)(xu)求較大的(de)行業(ye)。如(ru)鋼廠(chang)、風電(dian)、電(dian)氣化鐵道(dao)及城市軌道(dao)交通行業(ye)、石化和天然氣行業(ye)、鋼鐵與冶金行業(ye)、礦山、造(zao)船業(ye)等(deng)各(ge)行業(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(zeng)益。由于有源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)包(bao)含放大(da)器(qi)(qi)，因此(ci)它可以增(zeng)強輸入信號，從而提供(gong)更(geng)多的放大(da)增(zeng)益來濾(lv)除(chu)高(gao)頻噪聲(sheng)，使(shi)其(qi)在濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)下(xia)降速率、阻帶抑制、沒有通帶波(bo)紋等方面比無源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)更(geng)優。

（2）可(ke)調(diao)性強(qiang)。由于有源(yuan)濾波(bo)器的電(dian)阻、電(dian)容和(he)(he)電(dian)感(gan)在電(dian)路中可(ke)以隨意調(diao)整(zheng)，因此設(she)計(ji)人員(yuan)可(ke)以使(shi)用不同的元件值和(he)(he)電(dian)路拓撲來調(diao)整(zheng)其濾波(bo)特性和(he)(he)增益，從而實(shi)現(xian)更好的優化。

（3）功能(neng)強大。有源濾(lv)波(bo)器具有廣(guang)泛(fan)(fan)的應用領(ling)域(yu)，包括音頻濾(lv)波(bo)、射頻濾(lv)波(bo)、通信(xin)等多方面(mian)領(ling)域(yu)。與無源濾(lv)波(bo)器相比，它不僅具有更廣(guang)泛(fan)(fan)的頻帶和通頻帶帶寬，而且(qie)可以更容易地為各(ge)個應用量身定做，以滿足各(ge)種要求。

缺點：

（1）電源(yuan)成本(ben)高。由于有源(yuan)濾波(bo)器需要電源(yuan)，其設計成本(ben)和制造成本(ben)相對(dui)較(jiao)高。

（2）更(geng)高的電路復雜(za)性。與無源(yuan)(yuan)濾波器(qi)相比，有源(yuan)(yuan)濾波器(qi)具有更(geng)多的電路元件和設(she)計(ji)參數，因此更(geng)容易出現(xian)設(she)計(ji)誤(wu)差和故障等問(wen)題。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成本(ben)低。由于無源濾波器(qi)僅使(shi)用(yong)傳統的電(dian)阻、電(dian)感和電(dian)容等被動(dong)元件來實現(xian)濾波，因此其(qi)制造成本(ben)相對較(jiao)低。

（2）更(geng)加(jia)可(ke)(ke)靠(kao)。由于無(wu)源濾(lv)波器不需要電(dian)源，因(yin)此在電(dian)路(lu)設計方(fang)面會比(bi)有源濾(lv)波器更(geng)簡單，執行(xing)中也更(geng)加(jia)穩定和可(ke)(ke)靠(kao)

（3）體積小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)。由于(yu)無源濾波(bo)器(qi)僅使用(yong)(yong)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)型(xing)電(dian)阻器(qi)和電(dian)容器(qi)制件，其大(da)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)通常很小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)，非常適用(yong)(yong)于(yu)手機、便攜式播(bo)放器(qi)等小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)型(xing)電(dian)路板上的使用(yong)(yong)。

缺點：

（1）通頻帶速率(lv)(lv)限(xian)制。由(you)于其(qi)使用(yong)的是(shi)的被(bei)動元件，因此其(qi)切入速率(lv)(lv)不能太快，相比較而言濾波(bo)器(qi)下(xia)降(jiang)速率(lv)(lv)比有源(yuan)濾波(bo)器(qi)慢。

（2）無(wu)(wu)法放大(da)弱信號(hao)。由于(yu)無(wu)(wu)源濾(lv)波器(qi)沒有(you)放大(da)器(qi)，因(yin)此它缺乏(fa)增益，這意味著它無(wu)(wu)法放大(da)弱信號(hao)并抵消(xiao)濾(lv)波器(qi)中的(de)電(dian)(dian)阻、電(dian)(dian)容等信號(hao)衰減(jian)。

（3）難以(yi)調整。由于結構(gou)固定，元件(jian)固定等限制，無源濾(lv)波器的(de)調節難度較大(da)，不太靈活(huo)。

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(xing)，權衡其各自(zi)的優缺點，以達到最佳性能和(he)成本效益(yi)。