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(yuan)電濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)（ActivePowerFilter，簡稱(cheng)APF），是(shi)一種(zhong)新型的(de)電力電子設(she)備(bei)，用于(yu)動(dong)態壓制諧(xie)波(bo)(bo)(bo)補(bu)償(chang)(chang)無(wu)功(gong)(gong)。它(ta)可以補(bu)償(chang)(chang)大小和頻(pin)率變化的(de)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)和無(wu)功(gong)(gong)變化。有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)之所以被稱(cheng)為(wei)有(you)源(yuan)，是(shi)因(yin)為(wei)它(ta)需要提(ti)供電源(yuan)（用于(yu)補(bu)償(chang)(chang)主電路的(de)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)）。它(ta)的(de)應(ying)用可以克服傳統(tong)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)壓制和無(wu)功(gong)(gong)補(bu)償(chang)(chang)方法的(de)缺點，如LC濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)（傳統(tong)的(de)只能固定補(bu)償(chang)(chang)），實現動(dong)態跟蹤補(bu)償(chang)(chang)，既(ji)能補(bu)償(chang)(chang)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)又能補(bu)償(chang)(chang)無(wu)功(gong)(gong)。

2、無源濾波器

無源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)，又稱(cheng)LC濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)，簡(jian)稱(cheng)FC。它是(shi)一種由電感(gan)(gan)、電容和電阻組(zu)(zu)合而成的濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)電路，可以過濾(lv)(lv)(lv)一次(ci)或多次(ci)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)。這種電路主(zhu)要(yao)包括(kuo)無源(yuan)元件R、l和c組(zu)(zu)成。無源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)結(jie)構更容易使用，是(shi)將(jiang)電感(gan)(gan)和電容串(chuan)聯起來，可以對主(zhu)次(ci)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)（3、5、７）構成低阻抗旁路；單相濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)、DC濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)、正弦波(bo)(bo)(bo)(bo)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)、諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)等都屬于無源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(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

有源濾波(bo)器(qi)是(shi)(shi)電(dian)子裝(zhuang)置，而無源濾波(bo)器(qi)是(shi)(shi)機(ji)械的(de)。有源濾波(bo)器(qi)主要是(shi)(shi)通過晶閘管(guan)控制，當(dang)有諧波(bo)產生(sheng)時會產生(sheng)大小相(xiang)等，方(fang)向相(xiang)反的(de)電(dian)流(liu)來抵消諧波(bo)電(dian)流(liu)；無源濾波(bo)器(qi)則是(shi)(shi)通過電(dian)容+電(dian)抗的(de)組(zu)合LC回路對諧波(bo)產生(sheng)低阻抗，讓(rang)諧波(bo)電(dian)流(liu)流(liu)入到濾波(bo)裝(zhuang)置中。

2、濾波效果不同

有源濾(lv)波(bo)器(qi)能(neng)(neng)夠實現動(dong)態濾(lv)波(bo)，自動(dong)追蹤(zong)補償電(dian)網中變化的(de)(de)諧(xie)波(bo)電(dian)流，具有高度(du)可控性(xing)和快(kuai)速(su)響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應性(xing)，補償性(xing)能(neng)(neng)不受(shou)電(dian)網頻(pin)率(lv)波(bo)動(dong)影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，濾(lv)波(bo)特性(xing)不受(shou)系(xi)統阻(zu)抗的(de)(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，可消除(chu)與(yu)系(xi)統阻(zu)抗發生諧(xie)振的(de)(de)危險。先進的(de)(de)算(suan)(suan)法(fa)使得本設備能(neng)(neng)夠在100us時間內(nei)計算(suan)(suan)出下一個開關頻(pin)率(lv)的(de)(de)輸出，故而響(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應速(su)度(du)不超過(guo)100us，對于變化較為頻(pin)繁的(de)(de)諧(xie)波(bo)能(neng)(neng)夠實行快(kuai)速(su)的(de)(de)補償；而無(wu)源濾(lv)波(bo)器(qi)則由(you)于結構簡單，無(wu)法(fa)達到實時快(kuai)速(su)動(dong)態的(de)(de)效果，濾(lv)波(bo)效果比有源濾(lv)波(bo)器(qi)有一定差(cha)距。

3、頻率變化不同

無源(yuan)濾波(bo)(bo)器(qi)的頻率變換會導致諧振點產生偏移現(xian)象，從(cong)而對濾波(bo)(bo)效率產生影響；但有源(yuan)濾波(bo)(bo)器(qi)的濾波(bo)(bo)效果就(jiu)不會收到頻率變化的影響，穩定性(xing)更好。

4、負載影響不同

有源濾波器不受(shou)負載(zai)變(bian)化(hua)影響。無源濾波器補償(chang)效果隨(sui)著負載(zai)的變(bian)化(hua)而變(bian)化(hua)。

5、阻抗影響不同

有源(yuan)濾波(bo)不受阻抗(kang)影響。無源(yuan)濾波(bo)器受系統阻抗(kang)影響嚴(yan)重，存在諧波(bo)放大和共振的(de)危險。

6、成本不同

有源濾波(bo)器價(jia)(jia)格較(jiao)(jiao)(jiao)高，無(wu)源濾波(bo)器相(xiang)對便宜(yi)。有源濾波(bo)器造(zao)價(jia)(jia)是無(wu)源濾波(bo)器的3倍以上(shang)，技(ji)術(shu)相(xiang)對不太成熟，且維(wei)護(hu)成本(ben)(ben)高；無(wu)源濾波(bo)器造(zao)價(jia)(jia)相(xiang)對較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)，技(ji)術(shu)較(jiao)(jiao)(jiao)成熟，安裝(zhuang)后基(ji)本(ben)(ben)上(shang)可免維(wei)護(hu)。

7、應用范圍不同

有源濾波(bo)器(qi)(qi)多(duo)(duo)用(yong)于(yu)(yu)小電(dian)流，無源濾波(bo)器(qi)(qi)可用(yong)于(yu)(yu)大電(dian)流。有源濾波(bo)器(qi)(qi)由于(yu)(yu)成本較(jiao)高，多(duo)(duo)用(yong)于(yu)(yu)容量較(jiao)小的需求(qiu)，比(bi)如像醫療行(xing)業(ye)(ye)，精密儀器(qi)(qi)設備(bei)、實(shi)驗室、通訊行(xing)業(ye)(ye)、商場、樓宇等行(xing)業(ye)(ye)；無源濾波(bo)器(qi)(qi)則多(duo)(duo)用(yong)于(yu)(yu)容量需求(qiu)較(jiao)大的行(xing)業(ye)(ye)。如鋼(gang)(gang)廠(chang)、風電(dian)、電(dian)氣(qi)化(hua)鐵(tie)(tie)道(dao)及城市軌道(dao)交(jiao)通行(xing)業(ye)(ye)、石化(hua)和天然氣(qi)行(xing)業(ye)(ye)、鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)與(yu)冶金(jin)行(xing)業(ye)(ye)、礦(kuang)山、造船(chuan)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(gao)通增(zeng)益。由于有(you)源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器包含(han)放大(da)器，因(yin)此它(ta)可以增(zeng)強輸入信號，從(cong)而提(ti)供更多的放大(da)增(zeng)益來濾(lv)(lv)除(chu)高(gao)頻噪聲，使(shi)其在(zai)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器下降(jiang)速率(lv)、阻帶(dai)(dai)抑制(zhi)、沒(mei)有(you)通帶(dai)(dai)波(bo)(bo)紋等(deng)方面比無源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器更優。

（2）可(ke)調性(xing)強。由于有(you)源濾(lv)波器的電(dian)阻(zu)、電(dian)容(rong)和電(dian)感(gan)在電(dian)路中可(ke)以(yi)隨意調整，因(yin)此設計人員可(ke)以(yi)使用不同的元件(jian)值和電(dian)路拓撲來調整其濾(lv)波特性(xing)和增益，從而實現更(geng)好的優化。

（3）功能強大。有(you)源濾波(bo)器(qi)具有(you)廣泛的應(ying)用領域，包括音頻(pin)濾波(bo)、射頻(pin)濾波(bo)、通信等多方面領域。與(yu)無源濾波(bo)器(qi)相比(bi)，它不僅具有(you)更廣泛的頻(pin)帶(dai)和通頻(pin)帶(dai)帶(dai)寬，而且可以(yi)更容(rong)易(yi)地(di)為各個(ge)應(ying)用量(liang)身定做，以(yi)滿足各種(zhong)要求。

缺點：

（1）電源成本(ben)高(gao)。由于有源濾波器需要電源，其設計成本(ben)和制造成本(ben)相對較(jiao)高(gao)。

（2）更高的(de)電路(lu)復(fu)雜性。與無源濾波器相比，有源濾波器具有更多(duo)的(de)電路(lu)元件(jian)和設計參數，因此更容(rong)易出(chu)現設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)(di)。由于無源濾波器(qi)僅使用傳統的(de)電(dian)阻、電(dian)感和電(dian)容等被(bei)動(dong)元件來實現濾波，因(yin)此其制造成本相對較低(di)(di)。

（2）更加可靠。由于無源(yuan)濾波器(qi)不需要電源(yuan)，因此在電路設(she)計(ji)方面會比有源(yuan)濾波器(qi)更簡單(dan)，執行中也更加穩定和可靠

（3）體積小(xiao)。由于(yu)無源(yuan)濾(lv)波器(qi)僅使(shi)用(yong)小(xiao)型電(dian)阻器(qi)和電(dian)容(rong)器(qi)制件，其大(da)小(xiao)通常很小(xiao)，非常適用(yong)于(yu)手機、便攜式播放器(qi)等(deng)小(xiao)型電(dian)路板上的使(shi)用(yong)。

缺點：

（1）通頻帶速率(lv)(lv)限制。由于其使用的是的被動(dong)元(yuan)件(jian)，因此其切入速率(lv)(lv)不能太快(kuai)，相比較而言濾波器(qi)下降(jiang)速率(lv)(lv)比有源濾波器(qi)慢。

（2）無(wu)法(fa)放(fang)大(da)弱信號(hao)(hao)。由于無(wu)源濾(lv)波器(qi)沒有放(fang)大(da)器(qi)，因此它缺乏增(zeng)益，這意(yi)味著它無(wu)法(fa)放(fang)大(da)弱信號(hao)(hao)并抵消濾(lv)波器(qi)中的電阻、電容等信號(hao)(hao)衰減。

（3）難以調整。由(you)于結構(gou)固(gu)定，元件固(gu)定等限制，無源濾波(bo)器的調節難度較大(da)，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(lei)型，權衡(heng)其各自的優缺點，以達(da)到最佳性能(neng)和成本效益(yi)。