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(yuan)電(dian)(dian)濾(lv)波(bo)器（ActivePowerFilter，簡稱APF），是(shi)一種新型(xing)的電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子設備(bei)，用于動態壓制諧波(bo)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)無(wu)功(gong)(gong)(gong)。它可以(yi)(yi)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)大(da)小和(he)頻(pin)率變化的諧波(bo)和(he)無(wu)功(gong)(gong)(gong)變化。有源(yuan)濾(lv)波(bo)器之所(suo)以(yi)(yi)被稱為有源(yuan)，是(shi)因為它需要提(ti)供電(dian)(dian)源(yuan)（用于補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)主電(dian)(dian)路(lu)的諧波(bo)）。它的應用可以(yi)(yi)克(ke)服傳(chuan)(chuan)統諧波(bo)壓制和(he)無(wu)功(gong)(gong)(gong)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)方法的缺點，如LC濾(lv)波(bo)器（傳(chuan)(chuan)統的只能固定(ding)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)），實現(xian)動態跟(gen)蹤補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)，既能補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)諧波(bo)又能補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)無(wu)功(gong)(gong)(gong)。

2、無源濾波器

無源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)，又稱LC濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)，簡稱FC。它是(shi)一種由電(dian)(dian)感、電(dian)(dian)容(rong)和(he)(he)電(dian)(dian)阻組合而成(cheng)的濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)電(dian)(dian)路，可(ke)(ke)以(yi)過濾(lv)(lv)(lv)一次或多次諧(xie)(xie)波(bo)(bo)。這種電(dian)(dian)路主(zhu)要包括無源(yuan)元件(jian)R、l和(he)(he)c組成(cheng)。無源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)結構(gou)更容(rong)易使用(yong)，是(shi)將電(dian)(dian)感和(he)(he)電(dian)(dian)容(rong)串(chuan)聯(lian)起來(lai)，可(ke)(ke)以(yi)對主(zhu)次諧(xie)(xie)波(bo)(bo)（3、5、７）構(gou)成(cheng)低阻抗旁(pang)路；單相濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)、DC濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)、正弦波(bo)(bo)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)、諧(xie)(xie)波(bo)(bo)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)等(deng)都(dou)屬于無源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(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)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)是電(dian)子(zi)裝置，而無源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)是機械的。有源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)主(zhu)要(yao)是通(tong)過晶閘管控制，當有諧波(bo)(bo)產(chan)(chan)生時(shi)會產(chan)(chan)生大小相等，方向相反的電(dian)流來抵(di)消諧波(bo)(bo)電(dian)流；無源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)則是通(tong)過電(dian)容(rong)+電(dian)抗的組合LC回路對諧波(bo)(bo)產(chan)(chan)生低(di)阻抗，讓(rang)諧波(bo)(bo)電(dian)流流入到濾(lv)(lv)波(bo)(bo)裝置中(zhong)。

2、濾波效果不同

有源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器能夠(gou)實(shi)現動(dong)態濾(lv)波(bo)(bo)(bo)，自動(dong)追(zhui)蹤(zong)補(bu)償電(dian)網中(zhong)變(bian)化的(de)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)電(dian)流，具有高度可(ke)控性(xing)(xing)(xing)和快速(su)響(xiang)應性(xing)(xing)(xing)，補(bu)償性(xing)(xing)(xing)能不受(shou)(shou)電(dian)網頻(pin)率波(bo)(bo)(bo)動(dong)影響(xiang)，濾(lv)波(bo)(bo)(bo)特性(xing)(xing)(xing)不受(shou)(shou)系統阻抗的(de)影響(xiang)，可(ke)消除與(yu)系統阻抗發(fa)生諧(xie)振的(de)危險(xian)。先進的(de)算(suan)(suan)法使(shi)得本(ben)設備能夠(gou)在100us時間內計算(suan)(suan)出下一(yi)個開關頻(pin)率的(de)輸出，故而響(xiang)應速(su)度不超(chao)過100us，對于(yu)變(bian)化較為頻(pin)繁的(de)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)能夠(gou)實(shi)行快速(su)的(de)補(bu)償；而無(wu)源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器則由于(yu)結構簡(jian)單，無(wu)法達到實(shi)時快速(su)動(dong)態的(de)效果，濾(lv)波(bo)(bo)(bo)效果比有源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器有一(yi)定差距(ju)。

3、頻率變化不同

無(wu)源濾(lv)波(bo)器的頻率(lv)(lv)變(bian)換會(hui)導(dao)致諧振點產生(sheng)(sheng)偏移現象，從而對濾(lv)波(bo)效率(lv)(lv)產生(sheng)(sheng)影響；但有(you)源濾(lv)波(bo)器的濾(lv)波(bo)效果就不會(hui)收到(dao)頻率(lv)(lv)變(bian)化的影響，穩定性更好(hao)。

4、負載影響不同

有源濾波器不受負(fu)載變(bian)化影響。無源濾波器補償效果隨著(zhu)負(fu)載的變(bian)化而變(bian)化。

5、阻抗影響不同

有源(yuan)濾波不(bu)受(shou)(shou)阻抗影(ying)響(xiang)。無源(yuan)濾波器受(shou)(shou)系統阻抗影(ying)響(xiang)嚴重(zhong)，存在諧波放(fang)大和共振的危(wei)險。

6、成本不同

有源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)價格(ge)較(jiao)高，無源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)相對便宜(yi)。有源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)造價是無源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)的(de)3倍以上(shang)，技術相對不太(tai)成熟，且維護(hu)成本高；無源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)造價相對較(jiao)低，技術較(jiao)成熟，安裝后基本上(shang)可免維護(hu)。

7、應用范圍不同

有(you)源(yuan)濾波器(qi)多用(yong)(yong)(yong)于小電流，無(wu)源(yuan)濾波器(qi)可用(yong)(yong)(yong)于大電流。有(you)源(yuan)濾波器(qi)由(you)于成本較(jiao)高，多用(yong)(yong)(yong)于容(rong)量(liang)較(jiao)小的需求，比(bi)如(ru)像醫療行(xing)(xing)(xing)業，精密儀器(qi)設備、實驗室、通訊行(xing)(xing)(xing)業、商場、樓宇等(deng)行(xing)(xing)(xing)業；無(wu)源(yuan)濾波器(qi)則多用(yong)(yong)(yong)于容(rong)量(liang)需求較(jiao)大的行(xing)(xing)(xing)業。如(ru)鋼(gang)(gang)廠、風電、電氣(qi)(qi)化鐵(tie)道及城市(shi)軌道交(jiao)通行(xing)(xing)(xing)業、石(shi)化和天然氣(qi)(qi)行(xing)(xing)(xing)業、鋼(gang)(gang)鐵(tie)與冶金行(xing)(xing)(xing)業、礦山、造船業等(deng)各行(xing)(xing)(xing)業。

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)(yi)。由于有(you)源濾(lv)波器(qi)包含放大(da)器(qi)，因此它(ta)可以增強輸(shu)入信號，從而提(ti)供更多的(de)放大(da)增益(yi)(yi)來濾(lv)除高頻噪聲，使其在濾(lv)波器(qi)下降速(su)率、阻帶抑制、沒有(you)通帶波紋等(deng)方面(mian)比(bi)無源濾(lv)波器(qi)更優。

（2）可調性強。由于有源濾(lv)波(bo)器(qi)的電(dian)阻、電(dian)容和(he)電(dian)感在電(dian)路中可以隨意調整(zheng)，因此設(she)計人員可以使用不同的元(yuan)件值(zhi)和(he)電(dian)路拓撲(pu)來(lai)調整(zheng)其濾(lv)波(bo)特性和(he)增益，從而(er)實(shi)現更(geng)好的優化。

（3）功能強大。有源濾(lv)波(bo)器具有廣(guang)泛(fan)的應用領域(yu)，包括音(yin)頻濾(lv)波(bo)、射頻濾(lv)波(bo)、通(tong)信等多方面領域(yu)。與無源濾(lv)波(bo)器相比(bi)，它不僅具有更(geng)廣(guang)泛(fan)的頻帶(dai)和通(tong)頻帶(dai)帶(dai)寬，而且可以(yi)更(geng)容易(yi)地為各個應用量身(shen)定(ding)做，以(yi)滿足各種要求。

缺點：

（1）電源(yuan)成本(ben)高。由于有(you)源(yuan)濾波器(qi)需(xu)要電源(yuan)，其(qi)設計(ji)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(yuan)(yuan)濾波(bo)器相(xiang)比，有(you)源(yuan)(yuan)濾波(bo)器具(ju)有(you)更(geng)(geng)多(duo)的(de)電路元(yuan)件和設(she)計參(can)數，因(yin)此更(geng)(geng)容易出現設(she)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(di)。由于(yu)無(wu)源濾波器(qi)僅使用(yong)傳(chuan)統的電(dian)阻、電(dian)感和電(dian)容等被動元件來實現(xian)濾波，因(yin)此(ci)其制造成本相對(dui)較低(di)。

（2）更加(jia)可靠。由于無源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)不需要電源(yuan)，因此在電路(lu)設計方面會比有源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)更簡單，執行中(zhong)也(ye)更加(jia)穩定和可靠

（3）體(ti)積(ji)小(xiao)。由于(yu)無源濾波器僅(jin)使用小(xiao)型電(dian)阻器和電(dian)容器制件，其大小(xiao)通常很小(xiao)，非常適用于(yu)手機、便攜式播(bo)放器等小(xiao)型電(dian)路板上(shang)的使用。

缺點：

（1）通頻帶速率限制。由于(yu)其使用的(de)是的(de)被動元(yuan)件，因(yin)此其切入速率不能(neng)太快，相比較而(er)言濾(lv)波(bo)器(qi)下降速率比有源濾(lv)波(bo)器(qi)慢。

（2）無法放(fang)大弱信號。由(you)于無源濾波器沒有(you)放(fang)大器，因此它缺乏增益(yi)，這意味著它無法放(fang)大弱信號并抵消濾波器中的電(dian)阻、電(dian)容等(deng)信號衰減(jian)。

（3）難(nan)以調整。由于(yu)結(jie)構(gou)固定，元(yuan)件固定等限制，無(wu)源濾波器(qi)的調節(jie)難(nan)度較大，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(heng)其(qi)各自的優缺點，以達到最佳(jia)性能(neng)和成(cheng)本效益(yi)。