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(qi)（ActivePowerFilter，簡稱APF），是(shi)一種(zhong)新(xin)型的(de)(de)電力(li)電子設備，用(yong)(yong)于動態壓(ya)制諧波(bo)(bo)(bo)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)無(wu)功(gong)。它(ta)可以補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)大小和頻率變化(hua)(hua)的(de)(de)諧波(bo)(bo)(bo)和無(wu)功(gong)變化(hua)(hua)。有(you)源(yuan)濾波(bo)(bo)(bo)器(qi)之所以被稱為(wei)有(you)源(yuan)，是(shi)因為(wei)它(ta)需(xu)要提供電源(yuan)（用(yong)(yong)于補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)主電路的(de)(de)諧波(bo)(bo)(bo)）。它(ta)的(de)(de)應用(yong)(yong)可以克服傳統(tong)諧波(bo)(bo)(bo)壓(ya)制和無(wu)功(gong)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)方法的(de)(de)缺點，如(ru)LC濾波(bo)(bo)(bo)器(qi)（傳統(tong)的(de)(de)只能(neng)固定補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)），實現(xian)動態跟蹤補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)，既(ji)能(neng)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)諧波(bo)(bo)(bo)又能(neng)補(bu)(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)無(wu)功(gong)。

2、無源濾波器

無源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器，又稱LC濾(lv)(lv)波(bo)器，簡稱FC。它是(shi)一(yi)種(zhong)由電(dian)(dian)(dian)感(gan)(gan)、電(dian)(dian)(dian)容(rong)和電(dian)(dian)(dian)阻組(zu)合而成的濾(lv)(lv)波(bo)電(dian)(dian)(dian)路，可(ke)以(yi)過(guo)濾(lv)(lv)一(yi)次或多(duo)次諧波(bo)。這(zhe)種(zhong)電(dian)(dian)(dian)路主要包括無源(yuan)元件R、l和c組(zu)成。無源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器結構更容(rong)易(yi)使用(yong)，是(shi)將電(dian)(dian)(dian)感(gan)(gan)和電(dian)(dian)(dian)容(rong)串聯(lian)起(qi)來，可(ke)以(yi)對主次諧波(bo)（3、5、７）構成低阻抗旁路；單相濾(lv)(lv)波(bo)器、DC濾(lv)(lv)波(bo)器、正弦波(bo)濾(lv)(lv)波(bo)器、諧波(bo)濾(lv)(lv)波(bo)器等都(dou)屬于無源(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器。

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(bo)(bo)器(qi)(qi)是電子裝置，而無源濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)是機械的。有(you)源濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)主要是通過(guo)晶閘管控制，當有(you)諧(xie)波(bo)(bo)產生時會(hui)產生大(da)小相等，方向相反(fan)的電流來(lai)抵(di)消諧(xie)波(bo)(bo)電流；無源濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)則是通過(guo)電容+電抗的組合LC回路對諧(xie)波(bo)(bo)產生低阻抗，讓諧(xie)波(bo)(bo)電流流入(ru)到濾波(bo)(bo)裝置中。

2、濾波效果不同

有源濾波(bo)器(qi)能(neng)夠實(shi)現動態濾波(bo)，自動追蹤補償電網(wang)(wang)中變(bian)化的(de)諧(xie)波(bo)電流，具有高度可控性(xing)和快速響應(ying)性(xing)，補償性(xing)能(neng)不受電網(wang)(wang)頻(pin)率波(bo)動影響，濾波(bo)特性(xing)不受系(xi)統(tong)阻(zu)抗的(de)影響，可消除與系(xi)統(tong)阻(zu)抗發(fa)生諧(xie)振的(de)危險。先進(jin)的(de)算(suan)法使得本設備能(neng)夠在(zai)100us時間內(nei)計算(suan)出下(xia)一個開關頻(pin)率的(de)輸出，故(gu)而(er)響應(ying)速度不超過100us，對于變(bian)化較為頻(pin)繁的(de)諧(xie)波(bo)能(neng)夠實(shi)行快速的(de)補償；而(er)無(wu)源濾波(bo)器(qi)則由(you)于結構簡單，無(wu)法達到實(shi)時快速動態的(de)效果(guo)，濾波(bo)效果(guo)比(bi)有源濾波(bo)器(qi)有一定差距。

3、頻率變化不同

無(wu)源(yuan)濾波(bo)器(qi)的頻(pin)率變換會(hui)導(dao)致(zhi)諧振點產(chan)生偏移現象，從(cong)而對濾波(bo)效率產(chan)生影響(xiang)；但有源(yuan)濾波(bo)器(qi)的濾波(bo)效果就不會(hui)收(shou)到頻(pin)率變化的影響(xiang)，穩定性更好(hao)。

4、負載影響不同

有源(yuan)濾波器不(bu)受負載(zai)變化影響。無(wu)源(yuan)濾波器補償效果(guo)隨著負載(zai)的(de)變化而變化。

5、阻抗影響不同

有源(yuan)濾波(bo)不(bu)受阻抗影響。無源(yuan)濾波(bo)器受系統阻抗影響嚴重(zhong)，存在諧波(bo)放大和共振的危險。

6、成本不同

有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)價格較(jiao)高，無源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)相對便宜。有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)造(zao)價是無源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)的3倍以上(shang)(shang)，技(ji)(ji)術相對不太成熟，且維護成本高；無源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)造(zao)價相對較(jiao)低，技(ji)(ji)術較(jiao)成熟，安裝后基本上(shang)(shang)可免維護。

7、應用范圍不同

有源(yuan)濾(lv)波器(qi)多用于(yu)小電(dian)(dian)流(liu)，無(wu)源(yuan)濾(lv)波器(qi)可用于(yu)大(da)(da)電(dian)(dian)流(liu)。有源(yuan)濾(lv)波器(qi)由(you)于(yu)成本較(jiao)(jiao)高，多用于(yu)容量(liang)較(jiao)(jiao)小的需求(qiu)，比如像(xiang)醫療行(xing)(xing)業(ye)，精(jing)密儀器(qi)設備、實驗室、通訊行(xing)(xing)業(ye)、商(shang)場、樓宇(yu)等行(xing)(xing)業(ye)；無(wu)源(yuan)濾(lv)波器(qi)則多用于(yu)容量(liang)需求(qiu)較(jiao)(jiao)大(da)(da)的行(xing)(xing)業(ye)。如鋼(gang)廠(chang)、風電(dian)(dian)、電(dian)(dian)氣化鐵(tie)道及城市(shi)軌道交通行(xing)(xing)業(ye)、石化和天(tian)然氣行(xing)(xing)業(ye)、鋼(gang)鐵(tie)與冶(ye)金行(xing)(xing)業(ye)、礦山、造船業(ye)等各行(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(tong)增(zeng)益。由于(yu)有(you)源濾(lv)波(bo)器(qi)包含(han)放(fang)大器(qi)，因此它可以增(zeng)強(qiang)輸入(ru)信號，從(cong)而提(ti)供更多的放(fang)大增(zeng)益來濾(lv)除(chu)高頻噪(zao)聲，使其在濾(lv)波(bo)器(qi)下(xia)降速率、阻(zu)帶(dai)抑制、沒有(you)通(tong)帶(dai)波(bo)紋等方面比無源濾(lv)波(bo)器(qi)更優。

（2）可調(diao)性強。由(you)于有源濾波(bo)器的電阻(zu)、電容和電感在電路(lu)中可以隨意調(diao)整，因此(ci)設計人員可以使用不同(tong)的元(yuan)件(jian)值和電路(lu)拓撲來調(diao)整其濾波(bo)特性和增益，從而實(shi)現更好的優化(hua)。

（3）功能強大。有(you)源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器具有(you)廣(guang)泛的(de)應用領(ling)域，包(bao)括音頻(pin)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)、射頻(pin)濾(lv)(lv)波(bo)(bo)、通信等多方面領(ling)域。與(yu)無源濾(lv)(lv)波(bo)(bo)器相比，它不僅(jin)具有(you)更(geng)廣(guang)泛的(de)頻(pin)帶和通頻(pin)帶帶寬，而且可以(yi)更(geng)容易地為各個應用量身定做，以(yi)滿足各種(zhong)要求。

缺點：

（1）電源成本(ben)高(gao)(gao)。由(you)于有源濾波(bo)器需要電源，其設計成本(ben)和制造(zao)成本(ben)相對較高(gao)(gao)。

（2）更(geng)(geng)高的(de)電(dian)路復雜性(xing)。與無源濾(lv)波器(qi)相比，有(you)源濾(lv)波器(qi)具有(you)更(geng)(geng)多的(de)電(dian)路元(yuan)件和設(she)計參(can)數，因(yin)此(ci)更(geng)(geng)容(rong)易出現設(she)計誤差和故(gu)障等問(wen)題。

2、無源濾波器的優缺點

優點：

（1）成本低。由(you)于無源濾(lv)波器僅使用傳統(tong)的電(dian)阻、電(dian)感和電(dian)容(rong)等被動元件(jian)來實現濾(lv)波，因此(ci)其制造(zao)成本相對較低。

（2）更(geng)加可靠(kao)。由于無源(yuan)濾(lv)波器(qi)不需要電源(yuan)，因此在電路設計方面會比有源(yuan)濾(lv)波器(qi)更(geng)簡單，執(zhi)行中也更(geng)加穩定和可靠(kao)

（3）體積(ji)小。由于無源濾波(bo)器僅使(shi)用(yong)小型電(dian)(dian)阻器和電(dian)(dian)容器制件(jian)，其大小通常很小，非常適用(yong)于手(shou)機、便攜式播放器等小型電(dian)(dian)路板上的使(shi)用(yong)。

缺點：

（1）通頻帶速率限制。由于(yu)其(qi)使用的是(shi)的被動元(yuan)件，因此其(qi)切(qie)入速率不能(neng)太快，相比較而言濾波(bo)器(qi)下(xia)降速率比有源濾波(bo)器(qi)慢。

（2）無法放(fang)大(da)(da)弱(ruo)信(xin)號(hao)。由于無源濾(lv)波(bo)器沒有(you)放(fang)大(da)(da)器，因此它缺乏(fa)增益，這意(yi)味著它無法放(fang)大(da)(da)弱(ruo)信(xin)號(hao)并抵消(xiao)濾(lv)波(bo)器中的電(dian)阻、電(dian)容(rong)等信(xin)號(hao)衰(shuai)減。

（3）難(nan)(nan)以調整。由于結構固定，元件(jian)固定等限制，無源(yuan)濾波器的調節難(nan)(nan)度(du)較大(da)，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(xing)，權衡其各自的優缺(que)點，以達到(dao)最佳性能和成本(ben)效益。