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)(you)源(yuan)(yuan)電(dian)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器（ActivePowerFilter，簡稱(cheng)APF），是(shi)一種(zhong)新型的(de)(de)電(dian)力電(dian)子設(she)備，用(yong)于動態壓制諧(xie)波(bo)(bo)補償(chang)(chang)無功(gong)。它(ta)可以(yi)(yi)補償(chang)(chang)大小和(he)頻率變(bian)化的(de)(de)諧(xie)波(bo)(bo)和(he)無功(gong)變(bian)化。有(you)(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器之所(suo)以(yi)(yi)被(bei)稱(cheng)為有(you)(you)源(yuan)(yuan)，是(shi)因(yin)為它(ta)需要提供電(dian)源(yuan)(yuan)（用(yong)于補償(chang)(chang)主電(dian)路的(de)(de)諧(xie)波(bo)(bo)）。它(ta)的(de)(de)應用(yong)可以(yi)(yi)克服傳統(tong)諧(xie)波(bo)(bo)壓制和(he)無功(gong)補償(chang)(chang)方法的(de)(de)缺點，如(ru)LC濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)器（傳統(tong)的(de)(de)只能(neng)固(gu)定(ding)補償(chang)(chang)），實現動態跟蹤補償(chang)(chang)，既能(neng)補償(chang)(chang)諧(xie)波(bo)(bo)又能(neng)補償(chang)(chang)無功(gong)。

2、無源濾波器

無源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)，又稱LC濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)，簡稱FC。它(ta)是一(yi)種由電(dian)(dian)感(gan)、電(dian)(dian)容和電(dian)(dian)阻組(zu)合而成(cheng)的濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)路(lu)，可(ke)以(yi)過(guo)濾(lv)一(yi)次或多(duo)次諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)。這(zhe)種電(dian)(dian)路(lu)主要包括無源(yuan)元件R、l和c組(zu)成(cheng)。無源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)結構更容易使(shi)用，是將電(dian)(dian)感(gan)和電(dian)(dian)容串聯起(qi)來，可(ke)以(yi)對主次諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)（3、5、７）構成(cheng)低阻抗旁路(lu)；單(dan)相濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)、DC濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)、正弦(xian)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)、諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)等都(dou)屬于無源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)(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(qi)是電(dian)(dian)子(zi)裝置，而無源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)是機械的。有(you)源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)主要是通(tong)過晶閘管控制，當有(you)諧波(bo)(bo)產(chan)(chan)生(sheng)時(shi)會產(chan)(chan)生(sheng)大小相等，方向相反的電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)來抵消諧波(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)；無源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)則(ze)是通(tong)過電(dian)(dian)容+電(dian)(dian)抗的組(zu)合LC回路對(dui)諧波(bo)(bo)產(chan)(chan)生(sheng)低阻抗，讓諧波(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)流(liu)(liu)(liu)入(ru)到(dao)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)裝置中。

2、濾波效果不同

有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)能(neng)(neng)夠(gou)實(shi)(shi)現(xian)動態(tai)濾(lv)波(bo)(bo)，自動追蹤補(bu)償電(dian)網中變化(hua)的(de)(de)(de)諧(xie)波(bo)(bo)電(dian)流，具(ju)有(you)高度(du)可(ke)控性(xing)和快(kuai)速響(xiang)應(ying)性(xing)，補(bu)償性(xing)能(neng)(neng)不(bu)受電(dian)網頻(pin)率(lv)波(bo)(bo)動影響(xiang)，濾(lv)波(bo)(bo)特性(xing)不(bu)受系(xi)統(tong)阻抗的(de)(de)(de)影響(xiang)，可(ke)消除(chu)與系(xi)統(tong)阻抗發生諧(xie)振的(de)(de)(de)危險。先進(jin)的(de)(de)(de)算(suan)法使(shi)得(de)本設(she)備能(neng)(neng)夠(gou)在(zai)100us時間內計算(suan)出下一(yi)個開關頻(pin)率(lv)的(de)(de)(de)輸出，故而響(xiang)應(ying)速度(du)不(bu)超過100us，對于變化(hua)較為頻(pin)繁的(de)(de)(de)諧(xie)波(bo)(bo)能(neng)(neng)夠(gou)實(shi)(shi)行(xing)快(kuai)速的(de)(de)(de)補(bu)償；而無源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)則由(you)于結構簡(jian)單，無法達到(dao)實(shi)(shi)時快(kuai)速動態(tai)的(de)(de)(de)效(xiao)果，濾(lv)波(bo)(bo)效(xiao)果比有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)有(you)一(yi)定差距。

3、頻率變化不同

無(wu)源濾波器的(de)頻(pin)率(lv)變換會(hui)導(dao)致諧振(zhen)點產生(sheng)(sheng)偏移(yi)現象，從(cong)而對濾波效(xiao)率(lv)產生(sheng)(sheng)影響；但有源濾波器的(de)濾波效(xiao)果就(jiu)不(bu)會(hui)收到(dao)頻(pin)率(lv)變化的(de)影響，穩定(ding)性更好。

4、負載影響不同

有源(yuan)濾波器不受負載變化影響。無源(yuan)濾波器補償(chang)效(xiao)果(guo)隨著負載的(de)變化而變化。

5、阻抗影響不同

有源濾波(bo)不受(shou)阻抗影響。無源濾波(bo)器受(shou)系統阻抗影響嚴重，存在諧波(bo)放大和共(gong)振的危險(xian)。

6、成本不同

有(you)源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器價(jia)格較高，無(wu)(wu)源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器相對(dui)便(bian)宜。有(you)源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器造價(jia)是(shi)無(wu)(wu)源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器的(de)3倍以上，技(ji)術(shu)相對(dui)不(bu)太成熟，且維(wei)護成本(ben)高；無(wu)(wu)源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器造價(jia)相對(dui)較低，技(ji)術(shu)較成熟，安裝(zhuang)后基本(ben)上可免維(wei)護。

7、應用范圍不同

有源(yuan)濾波器(qi)多(duo)(duo)用(yong)于(yu)小(xiao)電流，無源(yuan)濾波器(qi)可用(yong)于(yu)大(da)電流。有源(yuan)濾波器(qi)由于(yu)成本較(jiao)高，多(duo)(duo)用(yong)于(yu)容(rong)量(liang)較(jiao)小(xiao)的需求(qiu)，比(bi)如像醫療行(xing)業(ye)(ye)，精密儀器(qi)設備、實驗室、通(tong)訊行(xing)業(ye)(ye)、商場(chang)、樓(lou)宇等行(xing)業(ye)(ye)；無源(yuan)濾波器(qi)則多(duo)(duo)用(yong)于(yu)容(rong)量(liang)需求(qiu)較(jiao)大(da)的行(xing)業(ye)(ye)。如鋼廠(chang)、風電、電氣(qi)化鐵道(dao)及(ji)城市軌(gui)道(dao)交通(tong)行(xing)業(ye)(ye)、石化和天然氣(qi)行(xing)業(ye)(ye)、鋼鐵與冶金行(xing)業(ye)(ye)、礦山、造船業(ye)(ye)等各行(xing)業(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）高通增(zeng)(zeng)益(yi)。由于(yu)有源濾波(bo)(bo)器(qi)包含放(fang)大器(qi)，因(yin)此(ci)它可以(yi)增(zeng)(zeng)強輸入信號，從而提供更多(duo)的放(fang)大增(zeng)(zeng)益(yi)來(lai)濾除高頻(pin)噪聲，使(shi)其在濾波(bo)(bo)器(qi)下降速率(lv)、阻帶抑制、沒有通帶波(bo)(bo)紋等方面(mian)比無源濾波(bo)(bo)器(qi)更優。

（2）可調(diao)性強。由于有源濾波器(qi)的(de)(de)電(dian)阻、電(dian)容和電(dian)感在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)可以(yi)(yi)隨意調(diao)整(zheng)，因(yin)此設計人員可以(yi)(yi)使(shi)用不同的(de)(de)元件值和電(dian)路(lu)拓撲來調(diao)整(zheng)其濾波特(te)性和增益，從而(er)實現更好的(de)(de)優化。

（3）功能強大。有源濾波器具有廣泛(fan)的應用領(ling)域，包括音頻濾波、射頻濾波、通信等(deng)多方面領(ling)域。與(yu)無源濾波器相(xiang)比(bi)，它不僅(jin)具有更廣泛(fan)的頻帶和通頻帶帶寬，而(er)且可以更容易地為各個應用量身定做，以滿足各種要求。

缺點：

（1）電源成(cheng)本(ben)高。由于有源濾波器需要電源，其設(she)計(ji)成(cheng)本(ben)和制造(zao)成(cheng)本(ben)相(xiang)對較高。

（2）更高的電路復雜性(xing)。與(yu)無源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器相比，有(you)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器具有(you)更多的電路元件和(he)設(she)計參數，因此更容易出現設(she)計誤(wu)差和(he)故障等(deng)問(wen)題。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成(cheng)本低(di)。由(you)于無(wu)源濾(lv)波器(qi)僅使(shi)用傳統的電阻、電感(gan)和電容等(deng)被動(dong)元件來實現濾(lv)波，因此其制造成(cheng)本相對(dui)較低(di)。

（2）更(geng)加(jia)可(ke)靠(kao)。由于無(wu)源濾波(bo)器不需要電源，因此在電路設計方面(mian)會(hui)比有(you)源濾波(bo)器更(geng)簡單，執行中也(ye)更(geng)加(jia)穩定和可(ke)靠(kao)

（3）體積(ji)小(xiao)。由于(yu)無源濾波器(qi)僅使用小(xiao)型電阻器(qi)和電容器(qi)制件(jian)，其大小(xiao)通(tong)常很(hen)小(xiao)，非常適(shi)用于(yu)手機、便(bian)攜式播(bo)放器(qi)等小(xiao)型電路板(ban)上的使用。

缺點：

（1）通頻(pin)帶速(su)(su)率(lv)(lv)限制(zhi)。由于其使用的是的被動元件，因此(ci)其切入速(su)(su)率(lv)(lv)不能太快，相比(bi)較(jiao)而(er)言濾波器下降速(su)(su)率(lv)(lv)比(bi)有源濾波器慢。

（2）無(wu)法(fa)放(fang)大(da)弱信號(hao)。由于無(wu)源濾(lv)波器(qi)沒有放(fang)大(da)器(qi)，因此它(ta)缺(que)乏(fa)增益，這意味著它(ta)無(wu)法(fa)放(fang)大(da)弱信號(hao)并抵消濾(lv)波器(qi)中的電阻、電容等信號(hao)衰減。

（3）難以調整。由于(yu)結構固定(ding)，元件固定(ding)等限制，無源(yuan)濾波器的調節難度較大，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)其各自的優缺點(dian)，以達到最佳性能和成本(ben)效益。