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(yuan)電濾波(bo)(bo)(bo)器（ActivePowerFilter，簡稱APF），是(shi)一種新(xin)型的(de)電力電子設備，用于動態壓制(zhi)諧波(bo)(bo)(bo)補償(chang)(chang)(chang)無(wu)功。它(ta)可以(yi)補償(chang)(chang)(chang)大小和(he)(he)頻率變(bian)化(hua)的(de)諧波(bo)(bo)(bo)和(he)(he)無(wu)功變(bian)化(hua)。有(you)源(yuan)濾波(bo)(bo)(bo)器之(zhi)所以(yi)被稱為(wei)有(you)源(yuan)，是(shi)因為(wei)它(ta)需要提供電源(yuan)（用于補償(chang)(chang)(chang)主電路的(de)諧波(bo)(bo)(bo)）。它(ta)的(de)應(ying)用可以(yi)克服傳統諧波(bo)(bo)(bo)壓制(zhi)和(he)(he)無(wu)功補償(chang)(chang)(chang)方法的(de)缺點，如LC濾波(bo)(bo)(bo)器（傳統的(de)只能(neng)固定補償(chang)(chang)(chang)），實現動態跟蹤補償(chang)(chang)(chang)，既能(neng)補償(chang)(chang)(chang)諧波(bo)(bo)(bo)又能(neng)補償(chang)(chang)(chang)無(wu)功。

2、無源濾波器

無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)，又稱LC濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)，簡稱FC。它是一種由電(dian)感、電(dian)容(rong)(rong)和(he)電(dian)阻(zu)組(zu)合而成的濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)電(dian)路(lu)，可以(yi)過(guo)濾(lv)(lv)一次(ci)或多次(ci)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)。這種電(dian)路(lu)主要(yao)包括無(wu)源(yuan)元件R、l和(he)c組(zu)成。無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)結構(gou)更(geng)容(rong)(rong)易使用，是將電(dian)感和(he)電(dian)容(rong)(rong)串(chuan)聯(lian)起來，可以(yi)對主次(ci)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)（3、5、７）構(gou)成低(di)阻(zu)抗(kang)旁路(lu)；單相濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)、DC濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)、正弦(xian)波(bo)(bo)(bo)(bo)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)、諧(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)等都屬(shu)于無(wu)源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)(bo)器(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(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)是(shi)(shi)電子裝(zhuang)置(zhi)，而無(wu)源(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)是(shi)(shi)機(ji)械的(de)。有源(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)主要是(shi)(shi)通過晶閘管(guan)控制(zhi)，當有諧波(bo)(bo)產(chan)生時會(hui)產(chan)生大(da)小相(xiang)等，方向相(xiang)反的(de)電流(liu)來(lai)抵消諧波(bo)(bo)電流(liu)；無(wu)源(yuan)(yuan)濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)則是(shi)(shi)通過電容+電抗的(de)組(zu)合LC回路對諧波(bo)(bo)產(chan)生低阻(zu)抗，讓諧波(bo)(bo)電流(liu)流(liu)入到濾(lv)波(bo)(bo)裝(zhuang)置(zhi)中。

2、濾波效果不同

有(you)源濾波(bo)(bo)器(qi)能夠實(shi)現動(dong)(dong)態濾波(bo)(bo)，自動(dong)(dong)追蹤(zong)補償(chang)(chang)電(dian)網中變化的(de)(de)諧(xie)波(bo)(bo)電(dian)流(liu)，具有(you)高度(du)可(ke)控性(xing)和快速響應性(xing)，補償(chang)(chang)性(xing)能不(bu)受電(dian)網頻率波(bo)(bo)動(dong)(dong)影響，濾波(bo)(bo)特性(xing)不(bu)受系統(tong)阻(zu)抗的(de)(de)影響，可(ke)消除與系統(tong)阻(zu)抗發生諧(xie)振的(de)(de)危險。先(xian)進(jin)的(de)(de)算法使得本設(she)備能夠在(zai)100us時間(jian)內計算出下一(yi)個(ge)開關頻率的(de)(de)輸出，故而(er)(er)響應速度(du)不(bu)超過100us，對于變化較(jiao)為頻繁的(de)(de)諧(xie)波(bo)(bo)能夠實(shi)行快速的(de)(de)補償(chang)(chang)；而(er)(er)無(wu)源濾波(bo)(bo)器(qi)則由于結(jie)構簡單(dan)，無(wu)法達到實(shi)時快速動(dong)(dong)態的(de)(de)效果(guo)，濾波(bo)(bo)效果(guo)比有(you)源濾波(bo)(bo)器(qi)有(you)一(yi)定差距。

3、頻率變化不同

無源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)的頻率(lv)變換會導致(zhi)諧振點(dian)產生(sheng)偏移(yi)現象(xiang)，從而對濾(lv)波(bo)效率(lv)產生(sheng)影(ying)響(xiang)；但有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)的濾(lv)波(bo)效果就不會收(shou)到頻率(lv)變化(hua)的影(ying)響(xiang)，穩定(ding)性(xing)更好(hao)。

4、負載影響不同

有源(yuan)濾波(bo)(bo)器不受負載(zai)變(bian)化影(ying)響。無(wu)源(yuan)濾波(bo)(bo)器補償效果隨著負載(zai)的變(bian)化而變(bian)化。

5、阻抗影響不同

有源(yuan)(yuan)濾(lv)波不(bu)受阻抗(kang)影響。無源(yuan)(yuan)濾(lv)波器受系統(tong)阻抗(kang)影響嚴重(zhong)，存在諧(xie)波放大(da)和共振的危險。

6、成本不同

有源濾波(bo)器(qi)(qi)價格較(jiao)高，無源濾波(bo)器(qi)(qi)相(xiang)對(dui)(dui)便宜。有源濾波(bo)器(qi)(qi)造(zao)價是無源濾波(bo)器(qi)(qi)的(de)3倍以上，技(ji)術相(xiang)對(dui)(dui)不太成熟(shu)，且(qie)維護(hu)成本高；無源濾波(bo)器(qi)(qi)造(zao)價相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)低，技(ji)術較(jiao)成熟(shu)，安裝后基(ji)本上可免維護(hu)。

7、應用范圍不同

有(you)源(yuan)濾波器(qi)多(duo)用于(yu)小電(dian)流，無源(yuan)濾波器(qi)可用于(yu)大電(dian)流。有(you)源(yuan)濾波器(qi)由于(yu)成本(ben)較高，多(duo)用于(yu)容量(liang)較小的需(xu)(xu)求(qiu)，比如(ru)像(xiang)醫療行(xing)(xing)(xing)業(ye)，精密儀(yi)器(qi)設備、實驗室(shi)、通訊行(xing)(xing)(xing)業(ye)、商場、樓宇等行(xing)(xing)(xing)業(ye)；無源(yuan)濾波器(qi)則多(duo)用于(yu)容量(liang)需(xu)(xu)求(qiu)較大的行(xing)(xing)(xing)業(ye)。如(ru)鋼廠、風(feng)電(dian)、電(dian)氣(qi)化鐵道(dao)及(ji)城市(shi)軌道(dao)交通行(xing)(xing)(xing)業(ye)、石化和天然氣(qi)行(xing)(xing)(xing)業(ye)、鋼鐵與冶金(jin)行(xing)(xing)(xing)業(ye)、礦山、造船業(ye)等各行(xing)(xing)(xing)業(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）高通增益。由于(yu)有源(yuan)濾(lv)波(bo)器包含放(fang)大(da)器，因此它可以增強輸入信(xin)號(hao)，從(cong)而提供更多的放(fang)大(da)增益來濾(lv)除高頻(pin)噪聲，使其在濾(lv)波(bo)器下降速率、阻帶(dai)抑制(zhi)、沒(mei)有通帶(dai)波(bo)紋等方面(mian)比(bi)無源(yuan)濾(lv)波(bo)器更優(you)。

（2）可調(diao)性(xing)強。由于有源(yuan)濾波器的(de)電(dian)阻、電(dian)容和(he)電(dian)感在(zai)電(dian)路中可以隨意調(diao)整，因此(ci)設計人員(yuan)可以使用(yong)不同的(de)元件值(zhi)和(he)電(dian)路拓撲來調(diao)整其濾波特性(xing)和(he)增益(yi)，從(cong)而實現更好的(de)優(you)化。

（3）功(gong)能強大。有(you)(you)源濾(lv)(lv)波器具有(you)(you)廣泛的應(ying)用(yong)領域，包括音頻(pin)濾(lv)(lv)波、射(she)頻(pin)濾(lv)(lv)波、通信等多方面領域。與無源濾(lv)(lv)波器相(xiang)比，它不僅具有(you)(you)更廣泛的頻(pin)帶和通頻(pin)帶帶寬，而(er)且可以更容易地為各個應(ying)用(yong)量身定做，以滿足各種要求。

缺點：

（1）電(dian)源(yuan)成本(ben)高。由于有源(yuan)濾波器(qi)需要電(dian)源(yuan)，其設計(ji)成本(ben)和制(zhi)造成本(ben)相對(dui)較高。

（2）更高的電路復(fu)雜(za)性。與無源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)相比，有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)具有(you)更多(duo)的電路元件和設計參數，因(yin)此更容易出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。由于無源(yuan)濾波器(qi)僅使用傳統的電阻(zu)、電感和電容等(deng)被動元件來實現濾波，因此其(qi)制造(zao)成本相(xiang)對較低。

（2）更(geng)(geng)加(jia)(jia)可靠。由于無源(yuan)濾波器不需要電源(yuan)，因此在電路設計(ji)方面會比(bi)有(you)源(yuan)濾波器更(geng)(geng)簡單，執行中(zhong)也更(geng)(geng)加(jia)(jia)穩定和可靠

（3）體積小(xiao)。由(you)于(yu)無源濾波器僅(jin)使用(yong)(yong)小(xiao)型電阻器和(he)電容器制件(jian)，其(qi)大小(xiao)通(tong)常很(hen)小(xiao)，非常適用(yong)(yong)于(yu)手機、便攜(xie)式(shi)播放器等(deng)小(xiao)型電路(lu)板上(shang)的使用(yong)(yong)。

缺點：

（1）通頻(pin)帶(dai)速(su)率限(xian)制。由于其使用的(de)是的(de)被動(dong)元件，因此其切入速(su)率不能太(tai)快，相比較而言濾波(bo)器下降速(su)率比有(you)源濾波(bo)器慢。

（2）無法放大弱信(xin)號(hao)。由于無源(yuan)濾波器沒有放大器，因(yin)此它缺乏(fa)增(zeng)益，這意味(wei)著它無法放大弱信(xin)號(hao)并抵消濾波器中的(de)電阻、電容等(deng)信(xin)號(hao)衰減。

（3）難(nan)以調整。由于結構固定，元件(jian)固定等(deng)限制，無源濾波器(qi)的調節(jie)難(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(ge)自的優缺點(dian)，以達到最佳性能(neng)和成(cheng)本效益。