濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)是(shi)一種(zhong)能使有用信號順利通過，而同時(shi)對無用頻率信號進行抑制或衰減的(de)電子(zi)裝置，工(gong)程上(shang)常用它(ta)來做信號處理、數(shu)據傳送和抑制干擾等，本文會詳細介紹有源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)和無源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)區別(bie)，首(shou)先來看看有源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)和無源濾(lv)波(bo)(bo)(bo)器(qi)(qi)的(de)產品介紹。

　　一、有源濾波器

　　有(you)源(yuan)(yuan)濾波(bo)(bo)器是(shi)一種用于動(dong)態(tai)抑(yi)制(zhi)諧波(bo)(bo)、補償(chang)無(wu)(wu)功(gong)的(de)(de)新型電力電子裝(zhuang)置(zhi)，它能(neng)夠對大小和(he)(he)頻率都變(bian)化的(de)(de)諧波(bo)(bo)以及變(bian)化的(de)(de)無(wu)(wu)功(gong)進行補償(chang)，之(zhi)所以稱為有(you)源(yuan)(yuan)，顧(gu)名(ming)思義該裝(zhuang)置(zhi)需要(yao)提供電源(yuan)(yuan)（用以補償(chang)主電路的(de)(de)諧波(bo)(bo)），其應用可(ke)克服LC無(wu)(wu)源(yuan)(yuan)濾波(bo)(bo)器等傳(chuan)統(tong)的(de)(de)諧波(bo)(bo)抑(yi)制(zhi)和(he)(he)無(wu)(wu)功(gong)補償(chang)方(fang)法(fa)的(de)(de)缺點，傳(chuan)統(tong)的(de)(de)只(zhi)能(neng)固定補償(chang)，實現了動(dong)態(tai)跟蹤補償(chang)，而且可(ke)以既補諧波(bo)(bo)又補無(wu)(wu)功(gong)。

　　有源濾波(bo)(bo)(bo)(bo)自身就是(shi)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)源，其(qi)依靠電(dian)力電(dian)子(zi)裝置，在檢測(ce)到系統(tong)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)的同時(shi)產生一組和(he)系統(tong)幅值相等，相位相反的諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)向(xiang)量，這樣可(ke)以(yi)抵(di)消掉系統(tong)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)，使(shi)其(qi)成為(wei)正弦波(bo)(bo)(bo)(bo)形(xing)。有源濾波(bo)(bo)(bo)(bo)除(chu)了濾除(chu)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)外，同時(shi)還(huan)可(ke)以(yi)動態(tai)補(bu)償(chang)無功功率，其(qi)優點(dian)是(shi)反映動作迅速，濾除(chu)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)可(ke)達(da)到95%以(yi)上，補(bu)償(chang)無功細致(zhi)，缺點(dian)為(wei)價格高，容(rong)量小。

　　有源濾(lv)波器(qi)(qi)工(gong)作原(yuan)理是：用電(dian)流互感器(qi)(qi)采集直流線(xian)路(lu)上的(de)電(dian)流，經A/D采樣(yang)，將(jiang)所(suo)得(de)的(de)電(dian)流信(xin)(xin)(xin)號進行諧波分(fen)離算(suan)法的(de)處理，得(de)到諧波參考信(xin)(xin)(xin)號，作為PWM的(de)調制信(xin)(xin)(xin)號，與三(san)角波相比(bi)，從而(er)得(de)到開關信(xin)(xin)(xin)號，用此開關信(xin)(xin)(xin)號去控制IGBT單相橋。

　　根據PWM技(ji)術的原理，將上下(xia)橋臂的開關信(xin)號反接，就可(ke)得到與線(xian)上諧波(bo)信(xin)號大小相(xiang)等、方向相(xiang)反的諧波(bo)電(dian)流，將線(xian)上的諧波(bo)電(dian)流抵(di)消掉，這是前饋控(kong)(kong)制部分(fen)，再(zai)將有源(yuan)濾波(bo)器接入(ru)點后(hou)的線(xian)上電(dian)流的諧波(bo)分(fen)量反饋回來，作(zuo)為(wei)調(diao)節器的輸入(ru)，調(diao)整前饋控(kong)(kong)制的誤差。

　　二、無源濾波器

　　無(wu)源濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器，又稱LC濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器，是利用電(dian)感、電(dian)容和電(dian)阻的組合設計(ji)構成(cheng)的濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)電(dian)路，可(ke)濾(lv)(lv)(lv)(lv)除某(mou)一次(ci)(ci)或(huo)多次(ci)(ci)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)，最(zui)普(pu)通易于(yu)采用的無(wu)源濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器結構是將(jiang)電(dian)感與電(dian)容串聯，可(ke)對主要(yao)次(ci)(ci)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)（3、5、7）構成(cheng)低(di)阻抗旁路，單調諧(xie)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器、雙調諧(xie)濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器、高通濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器都屬(shu)于(yu)無(wu)源濾(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)(bo)(bo)器。

　　無(wu)(wu)源(yuan)濾(lv)波(bo)器由LC等被(bei)(bei)動(dong)元件組成，將(jiang)其(qi)設計(ji)為(wei)(wei)某頻率(lv)下極低阻(zu)抗，對(dui)相(xiang)應頻率(lv)諧波(bo)電(dian)(dian)流進行(xing)分流，其(qi)行(xing)為(wei)(wei)模式為(wei)(wei)提供被(bei)(bei)動(dong)式諧波(bo)電(dian)(dian)流旁(pang)路通道，它廣(guang)泛應用于無(wu)(wu)線通信、音頻處(chu)理、圖像(xiang)處(chu)理等領域。無(wu)(wu)源(yuan)濾(lv)波(bo)器的(de)工作原(yuan)理類似于電(dian)(dian)容電(dian)(dian)感(gan)濾(lv)波(bo)器，但是它只使用電(dian)(dian)容、電(dian)(dian)感(gan)和電(dian)(dian)阻(zu)這幾種(zhong)基本被(bei)(bei)動(dong)元件，不需要外部的(de)能(neng)量或源(yuan)，因(yin)此被(bei)(bei)稱為(wei)(wei)無(wu)(wu)源(yuan)濾(lv)波(bo)器。

　　無源濾(lv)波器(qi)(qi)(qi)主要是通(tong)(tong)過電容(rong)、電感和(he)電阻等(deng)元器(qi)(qi)(qi)件組成的(de)RC、RL和(he)RCR等(deng)濾(lv)波器(qi)(qi)(qi)，通(tong)(tong)過選擇不同的(de)電容(rong)電感電阻組合(he)和(he)拓(tuo)撲結構(gou)，可以實(shi)現許多不同的(de)濾(lv)波功能(neng)，這些(xie)濾(lv)波器(qi)(qi)(qi)通(tong)(tong)常包(bao)括(kuo)低通(tong)(tong)、高通(tong)(tong)、帶通(tong)(tong)、帶阻和(he)全(quan)通(tong)(tong)等(deng)五種(zhong)基本類型。

　　以(yi)低(di)通濾(lv)波器(qi)為例，它可(ke)以(yi)有效(xiao)地濾(lv)除高頻(pin)(pin)信(xin)號(hao)，只允許低(di)頻(pin)(pin)信(xin)號(hao)通過(guo)，其原理是利用電(dian)容器(qi)的高阻(zu)抗特性和電(dian)感(gan)的低(di)阻(zu)抗特性，從(cong)而(er)實現對(dui)高頻(pin)(pin)信(xin)號(hao)的濾(lv)波，當外部信(xin)號(hao)進入電(dian)路時，信(xin)號(hao)會先經過(guo)一(yi)個電(dian)容器(qi)，然(ran)后(hou)經過(guo)一(yi)個電(dian)感(gan)，最后(hou)到達輸出端。

　　由于電容器對交流信號(hao)(hao)是(shi)高(gao)(gao)阻(zu)抗，電感對交流信號(hao)(hao)是(shi)低(di)阻(zu)抗，高(gao)(gao)頻(pin)(pin)信號(hao)(hao)被屏蔽(bi)在電容器處，只有低(di)頻(pin)(pin)信號(hao)(hao)可(ke)以通過電感進入(ru)輸出端，實現對高(gao)(gao)頻(pin)(pin)信號(hao)(hao)的濾(lv)波(bo)作(zuo)用(yong)，如果在電容和電感之間(jian)加入(ru)一個電阻(zu)，就變成了低(di)通RLC濾(lv)波(bo)器。

　　三、有源濾波器和無源濾波器的區別

　　有(you)源濾波器和(he)無源濾波器是兩種不(bu)同(tong)的(de)(de)電路形(xing)式，在不(bu)同(tong)的(de)(de)應用(yong)場(chang)合(he)中被廣泛(fan)使用(yong)，它(ta)們的(de)(de)區(qu)別(bie)在于它(ta)們采用(yong)的(de)(de)元件不(bu)同(tong)，因此具有(you)不(bu)同(tong)的(de)(de)電路性(xing)質和(he)性(xing)能。

　　1、元器件不同

　　無源濾(lv)波(bo)器(qi)一般(ban)采(cai)用電(dian)阻(zu)、電(dian)感和(he)(he)電(dian)容等(deng)(deng)基(ji)本元(yuan)器(qi)件組成，其輸(shu)入和(he)(he)輸(shu)出信(xin)(xin)號(hao)(hao)仍然是(shi)不同頻率(lv)的(de)(de)電(dian)壓和(he)(he)電(dian)流，而有源濾(lv)波(bo)器(qi)則在電(dian)容、電(dian)感和(he)(he)電(dian)阻(zu)等(deng)(deng)基(ji)本元(yuan)器(qi)件的(de)(de)基(ji)礎(chu)上(shang)加入了(le)運算(suan)放(fang)大器(qi)等(deng)(deng)有源元(yuan)器(qi)件，其輸(shu)出信(xin)(xin)號(hao)(hao)變為電(dian)壓信(xin)(xin)號(hao)(hao)，與輸(shu)入信(xin)(xin)號(hao)(hao)有明顯的(de)(de)差別(bie)。

　　2、增益不同

　　無(wu)源(yuan)濾波器(qi)的(de)電(dian)(dian)路(lu)中，電(dian)(dian)容電(dian)(dian)感等(deng)元(yuan)件的(de)作用是(shi)形(xing)成一個無(wu)衰減(jian)的(de)延時線(xian)路(lu)，衰減(jian)只是(shi)通過電(dian)(dian)阻器(qi)實現的(de)，因此(ci)其放(fang)大倍數有(you)(you)限，需(xu)要(yao)反饋(kui)電(dian)(dian)路(lu)（如T電(dian)(dian)路(lu)）才能(neng)使(shi)放(fang)大倍數大于1。而有(you)(you)源(yuan)濾波器(qi)則在(zai)電(dian)(dian)容的(de)基(ji)礎上(shang)加(jia)入了運算放(fang)大器(qi)等(deng)有(you)(you)源(yuan)元(yuan)器(qi)件，其輸出(chu)信(xin)號經過放(fang)大后，其增益可以遠遠大于1，具(ju)有(you)(you)更好的(de)放(fang)大性能(neng)。

　　3、頻(pin)率響應(ying)不同

　　無源(yuan)濾波(bo)器的頻率響(xiang)應是(shi)不(bu)平坦(tan)的，因此(ci)往(wang)往(wang)需(xu)要通(tong)過級聯不(bu)同階數的電路來(lai)實(shi)現濾波(bo)，而有(you)(you)源(yuan)濾波(bo)器則具有(you)(you)平坦(tan)的頻率響(xiang)應，可以(yi)通(tong)過調整放(fang)大倍數來(lai)實(shi)現不(bu)同的濾波(bo)特性。由于運算放(fang)大器具有(you)(you)高(gao)阻(zu)(zu)抗(kang)輸入和低阻(zu)(zu)抗(kang)輸出的特點(dian)，可以(yi)有(you)(you)效地避(bi)免(mian)由于負載引起的信(xin)號衰減，具有(you)(you)更高(gao)的通(tong)信(xin)質量。

　　4、功耗和體(ti)積不同

　　由(you)(you)于(yu)有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)需(xu)要加入運(yun)(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)(qi)等(deng)有(you)源(yuan)(yuan)元器(qi)(qi)件(jian)，因此功耗比無源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)大(da)得多(duo)，同(tong)時，由(you)(you)于(yu)需(xu)要加入運(yun)(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)(qi)等(deng)元件(jian)，有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)的(de)體(ti)積也比無源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)大(da)得多(duo)，但是由(you)(you)于(yu)有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)波器(qi)(qi)具有(you)更好的(de)放(fang)大(da)性能，和(he)更平坦的(de)頻率響(xiang)應，因此在一(yi)些(xie)高性能的(de)應用場合(he)中(zhong)得到廣泛應用。