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(you)源電濾(lv)波(bo)器(qi)（ActivePowerFilter，簡稱(cheng)APF），是(shi)一種新(xin)型的(de)電力電子設備，用于(yu)動(dong)態壓制(zhi)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)無功。它可(ke)以補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)大(da)小和頻率變(bian)(bian)化(hua)的(de)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)和無功變(bian)(bian)化(hua)。有(you)源濾(lv)波(bo)器(qi)之所以被(bei)稱(cheng)為(wei)有(you)源，是(shi)因為(wei)它需要提供電源（用于(yu)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)主電路的(de)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)）。它的(de)應用可(ke)以克(ke)服(fu)傳(chuan)統諧(xie)(xie)(xie)波(bo)壓制(zhi)和無功補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)方法的(de)缺點，如LC濾(lv)波(bo)器(qi)（傳(chuan)統的(de)只能固定(ding)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)），實現動(dong)態跟蹤(zong)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)，既能補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)又(you)能補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)無功。

2、無源濾波器

無(wu)源濾(lv)(lv)波(bo)器，又稱LC濾(lv)(lv)波(bo)器，簡稱FC。它是一種(zhong)由電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)、電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)和電(dian)(dian)(dian)(dian)阻組合而(er)成的(de)濾(lv)(lv)波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)，可以過(guo)濾(lv)(lv)一次(ci)或多次(ci)諧波(bo)。這種(zhong)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)主要包括(kuo)無(wu)源元件R、l和c組成。無(wu)源濾(lv)(lv)波(bo)器結構更容(rong)(rong)易使用，是將電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)和電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)串(chuan)聯起來，可以對(dui)主次(ci)諧波(bo)（3、5、７）構成低(di)阻抗旁路(lu)；單相濾(lv)(lv)波(bo)器、DC濾(lv)(lv)波(bo)器、正弦波(bo)濾(lv)(lv)波(bo)器、諧波(bo)濾(lv)(lv)波(bo)器等(deng)都屬(shu)于無(wu)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(yuan)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)是電(dian)子裝置，而無(wu)源(yuan)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)是機(ji)械的(de)(de)。有源(yuan)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)主要是通過晶閘管控制(zhi)，當有諧(xie)波(bo)(bo)產(chan)生時會產(chan)生大小相等，方向相反的(de)(de)電(dian)流(liu)來(lai)抵(di)消(xiao)諧(xie)波(bo)(bo)電(dian)流(liu)；無(wu)源(yuan)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)則是通過電(dian)容+電(dian)抗的(de)(de)組合LC回路對(dui)諧(xie)波(bo)(bo)產(chan)生低(di)阻(zu)抗，讓(rang)諧(xie)波(bo)(bo)電(dian)流(liu)流(liu)入(ru)到濾波(bo)(bo)裝置中。

2、濾波效果不同

有源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器能(neng)(neng)夠(gou)實(shi)現動態(tai)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)，自動追(zhui)蹤補(bu)償(chang)電(dian)網中變化(hua)的(de)(de)(de)諧(xie)波(bo)(bo)電(dian)流，具有高度(du)(du)可控性和快速(su)響(xiang)(xiang)應(ying)性，補(bu)償(chang)性能(neng)(neng)不(bu)受(shou)(shou)電(dian)網頻率(lv)(lv)波(bo)(bo)動影(ying)響(xiang)(xiang)，濾(lv)(lv)波(bo)(bo)特性不(bu)受(shou)(shou)系(xi)統阻抗(kang)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，可消(xiao)除與系(xi)統阻抗(kang)發生諧(xie)振的(de)(de)(de)危險。先(xian)進(jin)的(de)(de)(de)算(suan)法(fa)使得本設(she)備能(neng)(neng)夠(gou)在100us時(shi)間內計算(suan)出下一個開關頻率(lv)(lv)的(de)(de)(de)輸出，故而響(xiang)(xiang)應(ying)速(su)度(du)(du)不(bu)超過100us，對于變化(hua)較為(wei)頻繁的(de)(de)(de)諧(xie)波(bo)(bo)能(neng)(neng)夠(gou)實(shi)行快速(su)的(de)(de)(de)補(bu)償(chang)；而無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器則由于結構簡單，無(wu)法(fa)達到實(shi)時(shi)快速(su)動態(tai)的(de)(de)(de)效(xiao)果，濾(lv)(lv)波(bo)(bo)效(xiao)果比有源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器有一定(ding)差距(ju)。

3、頻率變化不同

無源濾(lv)(lv)波器的(de)(de)頻率變(bian)換會(hui)導致諧振點(dian)產(chan)(chan)生偏移現象，從而對濾(lv)(lv)波效率產(chan)(chan)生影響；但(dan)有源濾(lv)(lv)波器的(de)(de)濾(lv)(lv)波效果就不會(hui)收到頻率變(bian)化的(de)(de)影響，穩定性更好。

4、負載影響不同

有源(yuan)濾(lv)(lv)波器(qi)不受負載(zai)變化(hua)影(ying)響。無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)波器(qi)補償效果隨著負載(zai)的變化(hua)而變化(hua)。

5、阻抗影響不同

有源(yuan)濾波(bo)不受阻(zu)抗(kang)影(ying)響(xiang)。無源(yuan)濾波(bo)器受系統(tong)阻(zu)抗(kang)影(ying)響(xiang)嚴(yan)重(zhong)，存在(zai)諧(xie)波(bo)放大和共振的危險。

6、成本不同

有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)價格較(jiao)高(gao)，無(wu)(wu)源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)相對便(bian)宜。有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)造價是無(wu)(wu)源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)的3倍以上(shang)，技術相對不太成(cheng)熟，且維(wei)護成(cheng)本高(gao)；無(wu)(wu)源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)造價相對較(jiao)低，技術較(jiao)成(cheng)熟，安裝后基本上(shang)可免維(wei)護。

7、應用范圍不同

有(you)源濾(lv)波(bo)器多用(yong)于(yu)小(xiao)電(dian)流(liu)，無(wu)源濾(lv)波(bo)器可用(yong)于(yu)大(da)電(dian)流(liu)。有(you)源濾(lv)波(bo)器由于(yu)成(cheng)本較(jiao)高(gao)，多用(yong)于(yu)容(rong)量較(jiao)小(xiao)的需(xu)求，比如像醫療(liao)行業，精密(mi)儀(yi)器設(she)備、實驗(yan)室(shi)、通訊行業、商(shang)場、樓宇(yu)等行業；無(wu)源濾(lv)波(bo)器則多用(yong)于(yu)容(rong)量需(xu)求較(jiao)大(da)的行業。如鋼廠、風(feng)電(dian)、電(dian)氣(qi)化鐵道(dao)及城市(shi)軌道(dao)交通行業、石化和天然氣(qi)行業、鋼鐵與(yu)冶金行業、礦山、造船業等各(ge)行業。

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(gao)通增益。由于有(you)源濾(lv)波(bo)器包含放(fang)(fang)大(da)器，因此它可以增強輸入信號，從(cong)而提供更多的放(fang)(fang)大(da)增益來(lai)濾(lv)除高(gao)頻噪聲(sheng)，使(shi)其在濾(lv)波(bo)器下降速率、阻帶(dai)抑制、沒有(you)通帶(dai)波(bo)紋等方面(mian)比無源濾(lv)波(bo)器更優。

（2）可(ke)(ke)調性強。由于(yu)有源濾(lv)波器的(de)電(dian)阻、電(dian)容和電(dian)感在(zai)電(dian)路中可(ke)(ke)以(yi)隨意調整，因此設(she)計(ji)人員可(ke)(ke)以(yi)使用不(bu)同的(de)元件值和電(dian)路拓撲來調整其(qi)濾(lv)波特性和增益，從而(er)實現更好(hao)的(de)優化。

（3）功能(neng)強大。有源濾(lv)波器具(ju)有廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)領域，包括音頻濾(lv)波、射頻濾(lv)波、通信等多(duo)方面領域。與(yu)無源濾(lv)波器相比，它不僅具(ju)有更廣(guang)泛(fan)的(de)頻帶和通頻帶帶寬，而(er)且可(ke)以更容易(yi)地為各(ge)個應(ying)用(yong)量身定做(zuo)，以滿(man)足各(ge)種要求。

缺點：

（1）電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)成本高。由(you)于有源(yuan)(yuan)(yuan)濾波器需(xu)要電(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)，其設計(ji)成本和制(zhi)造(zao)成本相對較高。

（2）更(geng)高(gao)的(de)電(dian)路復(fu)雜性。與無源濾波(bo)器相比，有源濾波(bo)器具有更(geng)多(duo)的(de)電(dian)路元(yuan)件(jian)和設計參數，因此更(geng)容易出現設計誤差和故障等問(wen)題。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成(cheng)(cheng)本低。由于無(wu)源濾(lv)波(bo)(bo)器僅使用傳統的(de)電阻(zu)、電感和電容等被動元件(jian)來實現濾(lv)波(bo)(bo)，因(yin)此其制(zhi)造成(cheng)(cheng)本相對較低。

（2）更(geng)(geng)加(jia)可靠。由(you)于無(wu)源(yuan)濾波(bo)器不需要(yao)電源(yuan)，因此在電路(lu)設計方面(mian)會比(bi)有(you)源(yuan)濾波(bo)器更(geng)(geng)簡單，執行中也(ye)更(geng)(geng)加(jia)穩(wen)定和可靠

（3）體積(ji)小。由于無(wu)源濾波器(qi)僅使(shi)用(yong)小型電阻器(qi)和電容(rong)器(qi)制件，其大小通常很小，非常適用(yong)于手機、便攜式播(bo)放器(qi)等(deng)小型電路板上的使(shi)用(yong)。

缺點：

（1）通頻帶速率(lv)限制。由于其使用的(de)(de)是的(de)(de)被動元件，因此其切入速率(lv)不(bu)能太(tai)快(kuai)，相(xiang)比較而言濾波(bo)器(qi)下降(jiang)速率(lv)比有源濾波(bo)器(qi)慢。

（2）無法放大弱(ruo)信號(hao)。由于(yu)無源(yuan)濾波(bo)器沒有放大器，因此它(ta)缺乏增益(yi)，這意(yi)味著它(ta)無法放大弱(ruo)信號(hao)并抵(di)消(xiao)濾波(bo)器中的(de)電(dian)阻、電(dian)容(rong)等信號(hao)衰減。

（3）難(nan)(nan)以調整(zheng)。由于(yu)結構固(gu)定(ding)，元件固(gu)定(ding)等(deng)限(xian)制，無源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)的調節難(nan)(nan)度較大，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(zi)的優缺點(dian)，以達到最佳性(xing)能和成(cheng)本效益。