
任何电子系统都有自己的带宽(信号最高频率的限制),频率特性反映了电子系统的基本特性。滤波器是根据电路参数对电路带宽的影响而设计的工程应用电路。众所周知,滤波器有很多种,区分有源滤波器和无源滤波器最简单的方法就是看是否需要电源。功能上最大的区别是有源滤波器可以有增益,而无源滤波器有衰减没有增益。
有源滤波器之所以叫有源,顾名思义就是器件需要提供电源(补偿主电路的谐波)。它的应用可以克服LC滤波器等传统谐波抑制和无功补偿方式的缺点(传统补偿只能固定),实现动态跟踪补偿,既能补偿谐波,又能补偿无功。
无源滤波器由LC等无源元件组成,在某一频率下设计为极低阻抗,分流相应频率的谐波电流。其行为模式是提供一个无源谐波电流旁路通道。有源滤波器是由电力电子器件和DSP组成的电能转换装置,检测负载谐波电流,并主动提供相应的补偿电流。补偿后的源电流几乎是纯正弦波,其行为方式是有源电流源输出。
有源滤波器和无源滤波器的区别——滤波原理不同有源滤波器(APF)和无源滤波器(FC)的滤波原理不同。无源滤波器主要是利用阻容元件的LC谐振特性,在系统中形成一个针对特定频率的低阻通道。这个低电阻通道与系统阻抗形成分流关系,允许谐波成分流经滤波系统。也就是说,无源滤波器利用电容和电抗器组成LC谐振电路,滤除电网系统中的一次或多次谐波,从而对系统进行滤波。
有源滤波器APF利用现代电力电子器件主动产生一个幅值相等相位相反的谐波来“抵消”系统产生的谐波。一般来说,FC属于并联并联,APF是主动抵消。
有源滤波器与无源滤波器的区别——功耗的区别无源滤波器由于电阻和电感的阻抗,在同等条件下比有源滤波器的功耗更高,电路的延迟更大。有源滤波器的功耗相对小得多,通带内不会有衰减。通过设置滤波器的Q值,可以改变放大系数。巴特沃兹型有源滤波器广泛应用于一般模拟低通滤波器,效果还是很好的。但是,问题还是接踵而至。带宽通常可以增加,但受到电路所选运算放大器的限制。一旦超过运算放大器的频率特性范围,电路容易自激振荡,输出全是噪声。
有源滤波器与无源滤波器的区别——应用领域的区别无源滤波器电路结构简单,易于设计,但其通带放大倍数和截止频率随负载而变化,不适合信号处理要求高的场合。无源滤波电路通常用于电源电路中,如DC电源整流后的滤波,或大电流负载下的LC(电感、电容)电路滤波。
有源滤波电路的负载不影响滤波特性,所以常用于信号处理要求高的场合。有源滤波电路一般由RC网络和集成运算放大器组成,所以只有用合适的DC电源供电才能使用,也可以放大。但是电路的组成和设计也很复杂。
有源滤波电路不适合高电压大电流,只适合信号处理。
1.有源滤波器的容量不超过100KVA,无源滤波器的容量不超过100k va。
2.当有源滤波提供滤波时,不能或很少提供无功补偿,因为它占用容量;而无源滤波提供无功功率补偿。
3.目前,有功的最大适用电网电压
4.无源滤波器因其价格优势,不受硬件限制,广泛应用于电力、油田、钢铁、冶金、煤矿、石化、造船、汽车、电铁、新能源等行业;有源滤波器因为硬件问题无法解决,无法用于大容量场合。适用于电信、医院等低电功率、高谐波频率的单位,优于无源滤波器。
有源滤波器的优缺点——有源滤波器体现了动作快,价格高。有源滤波器本身就是一个谐波源。它依靠电力电子器件在检测系统谐波的同时产生一组与系统同幅反相的谐波矢量,使系统谐波被抵消,成为正弦。有源滤波不仅可以滤除谐波,还可以动态补偿无功功率。其优点是响应速度快,谐波滤除率高达95%以上,无功补偿细致。
与无源滤波器相比,有源滤波器的处理效果更好,主要是可以同时滤除多个及高次谐波,不会引起谐振。
有源滤波器的缺点是价格高,容量小。目前国际上大容量硅阀的技术还不成熟,所以目前常见的有源滤波器容量小于600 kW。其运行可靠性不如被动。
一般普通运算放大器还是可以用于低频信号滤波的,但是一旦信号频率增加,特别是信号达到MHz时,普通运算放大器此时还是很难满足要求,所以需要选择高速运算放大器,但是高速运算放大器的价格确实很贵。一旦在有源滤波器中加入高成本的高速运算放大器,成本就会大大增加。
有源滤波器的优缺点——无源滤波成本低,谐波滤除率低。无源滤波一般是指通过电感和电容的匹配,将某一次谐波并联低阻(调谐滤波),对某一次谐波电流形成低阻通路。使得谐波电流不会流入系统。无源滤波的优点是成本低、运行稳定、技术相对成熟、容量大。缺点是谐波滤除率一般只有80%,对基波的无功补偿也是一定的。目前在容量大、补偿要求细致的地方,一般采用主被动混合型,即大容量无源滤波补偿,主动微调。
无源滤波器的通带变化也会受到输入电阻和输出电阻的影响,即输入信号源的内阻会对滤波网络产生影响,负载的变化也会对滤波网络产生影响,所以设计时要考虑这一点。
阻抗影响
无源滤波器受系统阻抗影响严重,存在谐波放大和谐振的危险。而有源滤波不受影响。
频率影响
无源滤波器谐振点偏移,效果下降;活动过滤器不受影响。
负载影响
无源滤波器可能因过载而损坏;不存在损坏有源滤波器的危险。当谐波量大于补偿容量时,只有补偿效果是不够的。无源滤波器的补偿效果随着负载的变化而变化;有源滤波器不受负载变化的影响。










