濾波電路是我們經(jīng)常會(huì)遇見(jiàn)的電路，而濾波器則是經(jīng)常要用到的器件。由RC元件與運(yùn)算放大器組成的濾波器稱為RC有源濾波器，其功能是讓一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，抑制或急劇衰減此頻率范圍以外的信號(hào)。可用在信息處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等方面，但因受運(yùn)算放大器頻帶限制，這類濾波器主要用于低頻范圍。

? ? ? ? 無(wú)源濾波器，又稱LC濾波器，是利用電感、電容和電阻的組合設(shè)計(jì)構(gòu)成的濾波電路，可濾除某一次或多次諧波，最普通易于采用的無(wú)源濾波器結(jié)構(gòu)是將電感與電容串聯(lián)，可對(duì)主要次諧波（3、5、7）構(gòu)成低阻抗旁路;單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、高通濾波器都屬于無(wú)源濾波器。

? ? ? ? 有源無(wú)源濾波器優(yōu)缺點(diǎn)下文我們將詳細(xì)解讀，我們先來(lái)看看有源濾波和無(wú)功補(bǔ)償。

　　無(wú)功功率補(bǔ)償Reactive power compensation，簡(jiǎn)稱無(wú)功補(bǔ)償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。

　　那么對(duì)于有源濾波和無(wú)功補(bǔ)償兩者首先我們要看看有源濾波器是不會(huì)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓δ埽?/p>

　　有源濾波和無(wú)功補(bǔ)償

　　對(duì)于有源濾波和無(wú)功補(bǔ)償我們下來(lái)分析下兩者的區(qū)別。首先它們是兩個(gè)類別的設(shè)備，但是從功能上看，它們有很大的交集，如果不看它們的功率容量的差別，你甚至可以把“動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置”看作為“有源濾波器”的子集。

　　動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，僅僅是補(bǔ)償無(wú)功功率，它的響應(yīng)很快，就是補(bǔ)償速度很快。

　　有源濾波器，主要是用來(lái)濾除電網(wǎng)中的諧波，但是它有補(bǔ)償無(wú)功功率的能力，而且補(bǔ)償?shù)捻憫?yīng)速度更快。目前的產(chǎn)品中，有源濾波器的功率容量相對(duì)較小，而且價(jià)格較高，所以鮮有專門(mén)用來(lái)做無(wú)功補(bǔ)償。

　　那么對(duì)于有源濾波和無(wú)功補(bǔ)償而言為什么有些電路中把有源濾波器和無(wú)功補(bǔ)償裝置一起使用？其實(shí)首先我們要明確有源濾波器不一定要和無(wú)功補(bǔ)償裝置一起使用。是否一起使用要試系統(tǒng)的情況而定的。

　　1.當(dāng)系統(tǒng)中諧波嚴(yán)重且無(wú)功需求較大時(shí)才會(huì)一起使用，這個(gè)時(shí)候有源濾波器的功能為諧波治理，無(wú)功補(bǔ)償裝置做無(wú)功補(bǔ)償。當(dāng)然有源濾波器也可以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，但是成本較高，所以才選擇這樣的方式。

　　2.當(dāng)系統(tǒng)中諧波較大而功率因數(shù)較高時(shí)一般都會(huì)只采用有源濾波器就可以了，不需要做無(wú)功補(bǔ)償。

　　3.當(dāng)系統(tǒng)中諧波較小而功率因數(shù)較低時(shí)一般都只采用無(wú)功補(bǔ)償而不用有源濾波器。

　　而有源濾波器在使用過(guò)程中要注意一定不能和純電容補(bǔ)償及無(wú)源濾波器并聯(lián)使用。

? ? 有源濾波的分類

　　根據(jù)對(duì)頻率范圍的選擇不同，可分為低通（LPF）、高通（HPF）、帶通（BPF）與帶阻（BEF）等四種濾波器。

　　1、 低通濾波器（LPF）

　　低通濾波器是用來(lái)通過(guò)低頻信號(hào)衰減或抑制高頻信號(hào)。電路性能參數(shù)二階低通濾波器的通帶增益截止頻率，它是二階低通濾波器通帶與阻帶的界限頻率。品質(zhì)因數(shù)，它的大小影響低通濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀。

　　2、高通濾波器（HPF）

　　與低通濾波器相反，高通濾波器用來(lái)通過(guò)高頻信號(hào)，衰減或抑制低頻信號(hào)。只要將圖2－2低通濾波電路中起濾波作用的電阻、電容互換，即可變成二階有源高通濾波器，如圖2－3（a）所示。高通濾波器性能與低通濾波器相反，其頻率響應(yīng)和低通濾波器是“鏡象”關(guān)系，仿照LPH分析方法，不難求得HPF的幅頻特性。電路性能參數(shù)AuP、fO、Q各量的函義同二階低通濾波器。

　有源濾波和無(wú)源濾波區(qū)別

　　1、無(wú)源濾波

　　無(wú)源濾波器由LC等被動(dòng)元件組成，將其設(shè)計(jì)為某頻率下極低阻抗，對(duì)相應(yīng)頻率諧波電流進(jìn)行分流，其行為模式為提供被動(dòng)式諧波電流旁路通道。如圖1所示為無(wú)源濾波原理圖。

　　圖1：無(wú)源濾波工作原理圖

　　優(yōu)缺點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)：無(wú)源濾波器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、運(yùn)行可靠性較高、運(yùn)行費(fèi)用較低。

　　缺點(diǎn)：通帶內(nèi)的信號(hào)有能量損耗，負(fù)載效應(yīng)比較明顯，使用電感元件時(shí)容易引起電磁感應(yīng)，當(dāng)電感L較大時(shí)濾波器的體積和重量都比較大，在低頻域不適用。

　　應(yīng)用

　　由于無(wú)源濾波的具有大容量低價(jià)位的優(yōu)點(diǎn)，鋼鐵行業(yè)的濾波都采用無(wú)源濾波，目前國(guó)內(nèi)濾波市場(chǎng)（電力諧波治理市場(chǎng)）上主要以無(wú)源濾波為主。國(guó)際上以ABB、施耐德、西門(mén)子為代表，國(guó)內(nèi)以Satons、溫州清華電子、山大華天、哈工大、西安賽博、綠波杰能為代表。發(fā)展形勢(shì)以快速反映，諧波治理徹底，綜合控制為主。

　　2、有源濾波

　　有源濾波器（Active Power Filter，簡(jiǎn)稱APF）是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。之所以稱為有源，顧名思義該裝置需要提供電源（用以補(bǔ)償主電路的諧波），其應(yīng)用可克服LC無(wú)源濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)（傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償），實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無(wú)功。

　　三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論是APF發(fā)展的主要基礎(chǔ)理論，APF有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，前者用的多;并聯(lián)有源濾波器主要是治理電流諧波，串聯(lián)有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問(wèn)題。有源濾波器同無(wú)源濾波器比較，治理效果好，主要可以同時(shí)濾除多次及高次諧波，不會(huì)引起諧振，但是價(jià)位相對(duì)高。如圖 2所示為有源濾波結(jié)構(gòu)圖。

　　圖2：有源濾波工作原理

　　優(yōu)缺點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)：可動(dòng)態(tài)濾除各次諧波，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的諧波能夠完全吸收;不會(huì)產(chǎn)生諧振。通帶內(nèi)的信號(hào)不僅沒(méi)有能量損耗，而且還可以放大，負(fù)載效應(yīng)不明顯，多級(jí)相聯(lián)時(shí)相互影響很小，利用級(jí)聯(lián)的簡(jiǎn)單方法很容易構(gòu)成高階濾波器，并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽。

　　缺點(diǎn)：通帶范圍受有源器件的帶寬限制，需要直流電源供電，可靠性不如無(wú)源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場(chǎng)合不適用。

　　應(yīng)用

　　有源濾波器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和機(jī)關(guān)團(tuán)體的配電網(wǎng)中，如：電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場(chǎng)及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機(jī)場(chǎng)/港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。根據(jù)應(yīng)用對(duì)象不同，HTAPF-I型有源電力濾波器的應(yīng)用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增長(zhǎng)設(shè)備壽命減少設(shè)備損壞等作用。