一、什么是有源濾波器和無源濾波器

1、有源濾波器

有源濾波器也是有(you)(you)源電(dian)(dian)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)（ActivePowerFilter，簡(jian)稱APF），是一(yi)種新(xin)型的(de)(de)電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子設(she)備，用于(yu)(yu)動態壓制諧(xie)波(bo)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)無(wu)(wu)功(gong)。它可(ke)以(yi)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)大小(xiao)和(he)頻(pin)率變化(hua)(hua)的(de)(de)諧(xie)波(bo)和(he)無(wu)(wu)功(gong)變化(hua)(hua)。有(you)(you)源濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)之所以(yi)被稱為有(you)(you)源，是因為它需要提供電(dian)(dian)源（用于(yu)(yu)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)主(zhu)電(dian)(dian)路的(de)(de)諧(xie)波(bo)）。它的(de)(de)應用可(ke)以(yi)克(ke)服傳統(tong)諧(xie)波(bo)壓制和(he)無(wu)(wu)功(gong)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)方法的(de)(de)缺(que)點，如LC濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)（傳統(tong)的(de)(de)只(zhi)能固定補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)），實現動態跟(gen)蹤補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)，既能補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)諧(xie)波(bo)又(you)能補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)無(wu)(wu)功(gong)。

2、無源濾波器

無源濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)，又(you)稱LC濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)，簡(jian)稱FC。它是一種(zhong)由電(dian)感、電(dian)容(rong)和電(dian)阻(zu)組合而成(cheng)的濾(lv)波(bo)(bo)電(dian)路(lu)，可以過濾(lv)一次或多次諧(xie)(xie)波(bo)(bo)。這(zhe)種(zhong)電(dian)路(lu)主要(yao)包括(kuo)無源元件R、l和c組成(cheng)。無源濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)結構更容(rong)易使用，是將電(dian)感和電(dian)容(rong)串聯起來，可以對(dui)主次諧(xie)(xie)波(bo)(bo)（3、5、７）構成(cheng)低(di)阻(zu)抗旁路(lu)；單相(xiang)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)、DC濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)、正弦波(bo)(bo)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)、諧(xie)(xie)波(bo)(bo)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)(qi)等都屬于(yu)無源濾(lv)波(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(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)是電(dian)(dian)子裝(zhuang)(zhuang)置，而無源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)是機械的。有源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)主要(yao)是通(tong)過(guo)晶閘管(guan)控制，當有諧波(bo)(bo)(bo)(bo)產(chan)(chan)生(sheng)時會產(chan)(chan)生(sheng)大(da)小相(xiang)(xiang)等，方向(xiang)相(xiang)(xiang)反的電(dian)(dian)流來(lai)抵(di)消諧波(bo)(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)流；無源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)則是通(tong)過(guo)電(dian)(dian)容+電(dian)(dian)抗(kang)的組(zu)合(he)LC回路對(dui)諧波(bo)(bo)(bo)(bo)產(chan)(chan)生(sheng)低阻抗(kang)，讓諧波(bo)(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)流流入到(dao)濾(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)裝(zhuang)(zhuang)置中。

2、濾波效果不同

有源濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器能(neng)夠(gou)實(shi)(shi)現(xian)動(dong)態(tai)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)，自動(dong)追蹤補償電(dian)網中變(bian)化的(de)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)電(dian)流(liu)，具有高(gao)度(du)(du)可控性(xing)和快速響(xiang)(xiang)應性(xing)，補償性(xing)能(neng)不(bu)受電(dian)網頻(pin)(pin)率波(bo)(bo)(bo)(bo)動(dong)影(ying)響(xiang)(xiang)，濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)特性(xing)不(bu)受系(xi)(xi)統(tong)阻(zu)抗的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，可消除與系(xi)(xi)統(tong)阻(zu)抗發(fa)生(sheng)諧(xie)振的(de)危險。先進的(de)算法(fa)使(shi)得本設備能(neng)夠(gou)在(zai)100us時間(jian)內計算出下一(yi)個開關(guan)頻(pin)(pin)率的(de)輸出，故(gu)而響(xiang)(xiang)應速度(du)(du)不(bu)超過100us，對(dui)于(yu)變(bian)化較為(wei)頻(pin)(pin)繁的(de)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)能(neng)夠(gou)實(shi)(shi)行快速的(de)補償；而無(wu)源濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器則由于(yu)結構簡單，無(wu)法(fa)達到實(shi)(shi)時快速動(dong)態(tai)的(de)效果(guo)，濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)效果(guo)比有源濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器有一(yi)定差距。

3、頻率變化不同

無源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)的(de)頻率(lv)變換(huan)會(hui)導致(zhi)諧(xie)振點產生偏(pian)移現象，從(cong)而對濾(lv)(lv)波(bo)(bo)效(xiao)率(lv)產生影響；但有源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器(qi)的(de)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)效(xiao)果就不會(hui)收到頻率(lv)變化的(de)影響，穩定(ding)性更(geng)好。

4、負載影響不同

有源濾(lv)波器不受(shou)負(fu)載(zai)變化(hua)影(ying)響。無源濾(lv)波器補償效果隨著負(fu)載(zai)的變化(hua)而(er)變化(hua)。

5、阻抗影響不同

有源濾(lv)波不受阻抗影響。無源濾(lv)波器受系統阻抗影響嚴重(zhong)，存(cun)在諧波放大(da)和(he)共振的危險(xian)。

6、成本不同

有源濾波(bo)(bo)器價格較(jiao)高，無(wu)源濾波(bo)(bo)器相(xiang)對便宜。有源濾波(bo)(bo)器造價是無(wu)源濾波(bo)(bo)器的3倍以上(shang)，技術(shu)相(xiang)對不太成熟，且維(wei)護成本高；無(wu)源濾波(bo)(bo)器造價相(xiang)對較(jiao)低，技術(shu)較(jiao)成熟，安裝后基本上(shang)可免(mian)維(wei)護。

7、應用范圍不同

有(you)源(yuan)(yuan)濾波器多(duo)(duo)(duo)用(yong)于(yu)小電(dian)(dian)流(liu)，無(wu)源(yuan)(yuan)濾波器可用(yong)于(yu)大(da)電(dian)(dian)流(liu)。有(you)源(yuan)(yuan)濾波器由于(yu)成本較(jiao)高，多(duo)(duo)(duo)用(yong)于(yu)容量較(jiao)小的需求(qiu)，比如像醫療行業，精密儀器設(she)備(bei)、實(shi)驗室(shi)、通訊行業、商場、樓宇等(deng)行業；無(wu)源(yuan)(yuan)濾波器則多(duo)(duo)(duo)用(yong)于(yu)容量需求(qiu)較(jiao)大(da)的行業。如鋼廠(chang)、風電(dian)(dian)、電(dian)(dian)氣化鐵(tie)(tie)道(dao)及城(cheng)市軌道(dao)交(jiao)通行業、石化和天然氣行業、鋼鐵(tie)(tie)與冶金(jin)行業、礦(kuang)山(shan)、造船(chuan)業等(deng)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）高通增(zeng)益。由于有(you)源濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)包含(han)放大(da)器(qi)，因此它可以增(zeng)強(qiang)輸入信號(hao)，從而提供更多的放大(da)增(zeng)益來濾(lv)(lv)(lv)除(chu)高頻噪(zao)聲，使其在濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)下降速率、阻帶抑(yi)制、沒(mei)有(you)通帶波紋(wen)等方面比(bi)無源濾(lv)(lv)(lv)波器(qi)更優。

（2）可(ke)調性(xing)強。由于有源濾波器的(de)電阻、電容(rong)和電感在電路中(zhong)可(ke)以隨意調整，因此設計人員可(ke)以使用不同的(de)元件值(zhi)和電路拓撲(pu)來(lai)調整其(qi)濾波特性(xing)和增(zeng)益(yi)，從而實現更好的(de)優化。

（3）功能強大。有(you)源(yuan)濾(lv)(lv)波器具有(you)廣(guang)泛的(de)應用領(ling)域，包括音頻(pin)(pin)濾(lv)(lv)波、射頻(pin)(pin)濾(lv)(lv)波、通(tong)信等多方(fang)面(mian)領(ling)域。與無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)波器相比，它不(bu)僅具有(you)更(geng)廣(guang)泛的(de)頻(pin)(pin)帶(dai)和通(tong)頻(pin)(pin)帶(dai)帶(dai)寬，而且可以更(geng)容(rong)易地為各(ge)個應用量身(shen)定做，以滿足各(ge)種要求。

缺點：

（1）電源(yuan)成(cheng)本(ben)高(gao)。由于有源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)需(xu)要電源(yuan)，其(qi)設計成(cheng)本(ben)和制造成(cheng)本(ben)相對(dui)較高(gao)。

（2）更高的電(dian)路復雜性。與無源濾(lv)波(bo)器相比(bi)，有(you)源濾(lv)波(bo)器具有(you)更多的電(dian)路元件(jian)和設(she)計參數，因此更容易出現設(she)計誤差和故(gu)障等問題(ti)。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成(cheng)本低(di)。由于無源(yuan)濾波(bo)器僅使(shi)用傳統的電阻、電感(gan)和電容等(deng)被(bei)動(dong)元件(jian)來實(shi)現濾波(bo)，因此其制造成(cheng)本相(xiang)對較低(di)。

（2）更加可靠。由(you)于(yu)無(wu)源濾波(bo)器不(bu)需(xu)要電(dian)源，因此在電(dian)路設(she)計方面會(hui)比有源濾波(bo)器更簡單，執行中也(ye)更加穩定和可靠

（3）體積小(xiao)(xiao)。由于無源濾(lv)波器僅(jin)使(shi)用小(xiao)(xiao)型電(dian)阻器和電(dian)容器制件(jian)，其(qi)大(da)小(xiao)(xiao)通常很小(xiao)(xiao)，非常適用于手機、便攜式播放器等(deng)小(xiao)(xiao)型電(dian)路(lu)板上的(de)使(shi)用。

缺點：

（1）通頻帶速率(lv)限制。由于其使用的是的被動元件，因此其切入速率(lv)不能太快，相(xiang)比(bi)較而言(yan)濾波器下(xia)降速率(lv)比(bi)有源濾波器慢。

（2）無法(fa)放(fang)大(da)弱(ruo)信(xin)(xin)號。由(you)于無源濾波器(qi)沒有放(fang)大(da)器(qi)，因此(ci)它缺乏增益，這意味著(zhu)它無法(fa)放(fang)大(da)弱(ruo)信(xin)(xin)號并抵消(xiao)濾波器(qi)中的電阻、電容(rong)等(deng)信(xin)(xin)號衰(shuai)減(jian)。

（3）難以調整。由于結構固定，元件固定等限制，無源(yuan)濾波器的調節(jie)難度較(jiao)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(qi)各自的優(you)缺(que)點(dian)，以達到(dao)最佳性能和成本效益(yi)。