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)(shi)有(you)源(yuan)電濾(lv)(lv)波器（ActivePowerFilter，簡稱APF），是(shi)(shi)一種新(xin)型的(de)(de)電力電子設備，用(yong)(yong)于(yu)動(dong)態(tai)壓制諧(xie)(xie)波補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)無功。它(ta)可以(yi)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)大小和頻率(lv)變化的(de)(de)諧(xie)(xie)波和無功變化。有(you)源(yuan)濾(lv)(lv)波器之所(suo)以(yi)被(bei)稱為有(you)源(yuan)，是(shi)(shi)因為它(ta)需要提供電源(yuan)（用(yong)(yong)于(yu)補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)主電路的(de)(de)諧(xie)(xie)波）。它(ta)的(de)(de)應用(yong)(yong)可以(yi)克服傳統諧(xie)(xie)波壓制和無功補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)方法(fa)的(de)(de)缺點，如LC濾(lv)(lv)波器（傳統的(de)(de)只能固(gu)定補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)），實現動(dong)態(tai)跟蹤補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)，既能補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)諧(xie)(xie)波又能補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)無功。

2、無源濾波器

無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)，又(you)稱(cheng)LC濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)，簡稱(cheng)FC。它是一種由(you)電(dian)(dian)感、電(dian)(dian)容和電(dian)(dian)阻組(zu)合而成(cheng)(cheng)的濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)路(lu)，可(ke)以(yi)過濾(lv)(lv)一次(ci)或多次(ci)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)。這(zhe)種電(dian)(dian)路(lu)主要包括無(wu)源(yuan)元件R、l和c組(zu)成(cheng)(cheng)。無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)結(jie)構(gou)更容易使(shi)用，是將電(dian)(dian)感和電(dian)(dian)容串(chuan)聯起來，可(ke)以(yi)對主次(ci)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)（3、5、７）構(gou)成(cheng)(cheng)低阻抗旁路(lu)；單(dan)相濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)、DC濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)、正弦波(bo)(bo)(bo)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)、諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(qi)(qi)等都(dou)屬于(yu)無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)(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)源濾波器是(shi)(shi)電(dian)子裝置(zhi)，而無(wu)(wu)源濾波器是(shi)(shi)機(ji)械(xie)的(de)。有(you)源濾波器主要是(shi)(shi)通過晶閘管控(kong)制，當(dang)有(you)諧(xie)(xie)波產生時會產生大(da)小相等，方(fang)向相反的(de)電(dian)流來抵消(xiao)諧(xie)(xie)波電(dian)流；無(wu)(wu)源濾波器則是(shi)(shi)通過電(dian)容+電(dian)抗的(de)組合LC回路對諧(xie)(xie)波產生低阻抗，讓諧(xie)(xie)波電(dian)流流入到濾波裝置(zhi)中(zhong)。

2、濾波效果不同

有(you)(you)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)能(neng)夠實(shi)(shi)現動態(tai)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)，自動追(zhui)蹤補償電(dian)網中(zhong)變(bian)化(hua)的(de)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)電(dian)流，具有(you)(you)高度(du)可控性(xing)(xing)和快速(su)響應(ying)性(xing)(xing)，補償性(xing)(xing)能(neng)不受電(dian)網頻率波(bo)(bo)(bo)動影響，濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)特性(xing)(xing)不受系統(tong)阻抗的(de)影響，可消(xiao)除與系統(tong)阻抗發生諧(xie)振的(de)危險。先進的(de)算法使得本設備能(neng)夠在100us時(shi)(shi)間內計算出下一(yi)個開關頻率的(de)輸出，故而響應(ying)速(su)度(du)不超過100us，對于(yu)變(bian)化(hua)較(jiao)為頻繁的(de)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)能(neng)夠實(shi)(shi)行快速(su)的(de)補償；而無源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)則由于(yu)結(jie)構簡(jian)單，無法達到實(shi)(shi)時(shi)(shi)快速(su)動態(tai)的(de)效果，濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)效果比有(you)(you)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)有(you)(you)一(yi)定(ding)差(cha)距。

3、頻率變化不同

無源濾波器(qi)的(de)(de)頻率(lv)(lv)變(bian)換會(hui)導致諧(xie)振點產(chan)生偏移(yi)現(xian)象，從而對(dui)濾波效率(lv)(lv)產(chan)生影響(xiang)；但有源濾波器(qi)的(de)(de)濾波效果(guo)就不會(hui)收到頻率(lv)(lv)變(bian)化的(de)(de)影響(xiang)，穩(wen)定性更(geng)好。

4、負載影響不同

有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)器不受負載(zai)變(bian)化影(ying)響。無源(yuan)濾(lv)波(bo)器補償效果隨著(zhu)負載(zai)的變(bian)化而變(bian)化。

5、阻抗影響不同

有(you)源(yuan)濾波不受阻(zu)抗影(ying)響(xiang)。無源(yuan)濾波器(qi)受系(xi)統阻(zu)抗影(ying)響(xiang)嚴重(zhong)，存在(zai)諧波放大和(he)共振的危(wei)險。

6、成本不同

有源濾(lv)(lv)波器價格較高，無(wu)源濾(lv)(lv)波器相(xiang)對便(bian)宜。有源濾(lv)(lv)波器造價是(shi)無(wu)源濾(lv)(lv)波器的3倍以上(shang)，技術相(xiang)對不太成熟，且維護(hu)成本高；無(wu)源濾(lv)(lv)波器造價相(xiang)對較低，技術較成熟，安(an)裝后基本上(shang)可(ke)免維護(hu)。

7、應用范圍不同

有源濾波(bo)器(qi)多用(yong)于(yu)小電流(liu)，無(wu)(wu)源濾波(bo)器(qi)可用(yong)于(yu)大電流(liu)。有源濾波(bo)器(qi)由于(yu)成本(ben)較高，多用(yong)于(yu)容量較小的需(xu)(xu)求，比如像(xiang)醫療行業，精(jing)密儀器(qi)設(she)備、實驗室、通訊行業、商(shang)場、樓(lou)宇等行業；無(wu)(wu)源濾波(bo)器(qi)則多用(yong)于(yu)容量需(xu)(xu)求較大的行業。如鋼廠(chang)、風電、電氣化(hua)鐵(tie)道及城市軌道交通行業、石化(hua)和(he)天然(ran)氣行業、鋼鐵(tie)與(yu)冶金行業、礦山、造船業等各行業。

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）高通增益。由(you)于(yu)有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)器包含放大(da)器，因此它(ta)可以增強輸入信號(hao)，從而提供更多的放大(da)增益來(lai)濾(lv)除(chu)高頻(pin)噪聲(sheng)，使其在濾(lv)波(bo)器下降速率、阻帶抑制、沒有(you)通帶波(bo)紋等方面比無源(yuan)濾(lv)波(bo)器更優(you)。

（2）可調性強(qiang)。由于有(you)源濾波器(qi)的電(dian)阻、電(dian)容和(he)電(dian)感在電(dian)路中(zhong)可以隨意調整(zheng)(zheng)，因此設(she)計人員可以使用不同的元件值和(he)電(dian)路拓撲來調整(zheng)(zheng)其濾波特性和(he)增(zeng)益，從而實現更(geng)好的優(you)化。

（3）功能強大(da)。有源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)具(ju)有廣(guang)泛的應用(yong)領域，包括(kuo)音(yin)頻濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)、射(she)頻濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)、通(tong)信等多方面領域。與無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)相比，它不僅具(ju)有更廣(guang)泛的頻帶(dai)(dai)和通(tong)頻帶(dai)(dai)帶(dai)(dai)寬，而且(qie)可以更容易地為各個應用(yong)量身定做，以滿(man)足各種要求(qiu)。

缺點：

（1）電(dian)源成本(ben)高。由于有(you)源濾波器需(xu)要(yao)電(dian)源，其設計成本(ben)和(he)制造成本(ben)相對較高。

（2）更高(gao)的電路(lu)復雜性。與無源濾(lv)波器相比，有源濾(lv)波器具有更多的電路(lu)元件和(he)設計(ji)參(can)數，因此更容易出現設計(ji)誤差和(he)故障等問題(ti)。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成本(ben)低。由于無源濾波器僅(jin)使用傳統的電(dian)阻、電(dian)感和電(dian)容等被動元(yuan)件來實現濾波，因此(ci)其制造成本(ben)相對較低。

（2）更加可(ke)靠。由于無源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器不需要(yao)電源(yuan)，因此在電路設計(ji)方面會(hui)比(bi)有源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器更簡(jian)單，執行中也更加穩定(ding)和(he)可(ke)靠

（3）體(ti)積(ji)小。由于無源濾波器(qi)(qi)僅使用(yong)小型電阻器(qi)(qi)和電容器(qi)(qi)制件，其大(da)小通常(chang)很小，非常(chang)適用(yong)于手(shou)機、便攜(xie)式播放器(qi)(qi)等(deng)小型電路板上(shang)的使用(yong)。

缺點：

（1）通頻帶速率限制。由于其使用的是(shi)的被動元件，因(yin)此其切入速率不能太(tai)快，相比(bi)較(jiao)而言濾(lv)波器下(xia)降速率比(bi)有源(yuan)濾(lv)波器慢。

（2）無(wu)法放(fang)大(da)弱信(xin)號。由于無(wu)源濾波器沒有(you)放(fang)大(da)器，因此(ci)它(ta)缺(que)乏增(zeng)益，這意(yi)味著它(ta)無(wu)法放(fang)大(da)弱信(xin)號并抵消濾波器中的電阻、電容等信(xin)號衰減。

（3）難以調(diao)整。由于結構固(gu)定(ding)，元件固(gu)定(ding)等限制，無源濾波器的調(diao)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(lei)型，權(quan)衡其各自的優缺(que)點，以達(da)到最佳性能和成本(ben)效(xiao)益(yi)。