无源滤波器和有源滤波器(互联网+)
有源电力滤波器和无源滤波器哪个作用大
有源电力滤波器和无源滤波器哪个作用大安科瑞王志彬2019.03大家都知道谐波治理的都知道有有源电力滤波器和无源电力滤波器2种装置可以抑制、控制谐波，那么这2个设备装置到底哪个才可以谐波治理的更好更彻底，下面就由小编给大家叨叨下这2个装置到底哪个更好。
无源滤波器一旦启动，1.性能参数难以变动，滤波特性受系统参数的影响较大。
此外滤波器的电抗电容值通常也会有容差即偏离其标准值±10%而增加了失谐度，也会降低滤波效率；2.只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用3.谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载；4.有效材料消耗多，体积大。
有源电力滤波器具有什么特点呢：由于无源滤波器具有以上缺点，随着电力电子技术的不断发展人们将滤波研究方向逐步转向有源电力器。
与无源滤波器相比，有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性，不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变、补偿无功其具体特点如下：滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。
尽管有源电力滤波器有着无源滤波器所不具备的巨大技术优势，但目前要想在电力系统中完全取代无源滤波器还不太现实。
这是因为与无源滤波器相比较，有源电力滤波器的成本较高，这一点是限制其推广使用的关键。
安科瑞ANAPF有源电力滤波器1、概述1.1谐波的产生电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50Hz的正弦波，但是非线性电力设备（大功率可控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等）的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流，谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。
对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量为基波，频率是基波频率整数倍的分量为谐波。
谐波是电能质量的重要指标。
1.2谐波的危害●谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。
大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。
试验三无源和有源滤波器
有源滤波器的优缺点
优点
有源滤波器具有较高的滤波效果，可以实现对特定频率成分的精确控制，且不受外界环 境影响。
缺点
有源滤波器需要使用主动电子元件和控制系统，导致其成本较高，且可能存在稳定性问 题。
有源滤波器的应用场景
01
02
03
音频处理
有源滤波器在音频处理领 域应用广泛，如音频信号 的降噪、均衡化等。
阻带衰减
滤波器的阻带衰减是指对被抑 制的频率范围的信号的抑制程
度。
滤波器的作用和应用
信号提取和抑制
滤波器可以用于从复杂的信号中提取 需要的特定频率成分，同时抑制不需 要的频率成分。
频谱分析和测量
滤波器在频谱分析和测量中用于分离 不同频率的信号，以便进行进一步的 分析和处理。
通信和广播
滤波器在通信和广播系统中用于信号 的发送和接收，以实现信号的有效传 输和接收。
器的阻尼特性较好，能够快速衰减振荡。
噪声抑制
03
无源滤波器在噪声抑制方面表现较弱，而有源滤波器具有较好
的噪声抑制能力。
结果分析
01
无源滤波器在某些频段内的性能表现不佳，可能与 电路元件的参数有关，需要进一步调整。
02
有源滤波器在整个频段内表现较为稳定，但成本较 高，可考虑优化设计方案以降低成本。
03
无源滤波器的阻尼特性较差可能是由于电路结构或 元件参数不当所致，需改进设计。
结论总结
01
无源滤波器适用于对成本要求不高、对性能要求不严格的场合 。
02
有源滤波器适用于对性能要求较高、对成本有一定承受能力的
场合。
பைடு நூலகம்
在实际应用中，应根据具体需求和场景选择合适的滤波器类型
无源滤波器与有源滤波器的区别
无源滤波器与有源滤波器的区别滤波器是一种电子设备，用于从信号中选择性地滤除或放大特定频率的部分。
根据滤波器的结构和特性，可以将其分为两大类：无源滤波器和有源滤波器。
本文将探讨无源滤波器与有源滤波器之间的区别。
一、无源滤波器简介无源滤波器是一种由被动器件（如电阻、电容、电感）组成的电路，不需要外部电源进行工作。
无源滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型，根据其滤波特性选择适合的滤波器类型。
无源滤波器的特点如下：1.通过无源组件实现滤波功能，不需要额外的功率供应。
2.无源滤波器的频率响应通常有固定的衰减特性，无法对输入信号进行放大。
3.无源滤波器的设计相对简单，成本低廉。
4.无源滤波器对信号源的影响较小，适用于对输入信号幅度要求不高的场合。
二、有源滤波器简介有源滤波器是一种使用有源器件（如运放、晶体管）的电路，在滤波器中引入了额外的电源。
有源滤波器可以实现更为复杂的滤波功能，包括低通、高通、带通、带阻和全通等滤波方式。
有源滤波器的特点如下：1.通过有源器件实现滤波功能，可以实现信号的放大和滤波。
2.有源滤波器的频率响应可以调整和调节，使其更加灵活适应不同的应用需求。
3.有源滤波器的设计相对复杂，需要引入额外的电源和相关电路，成本较高。
4.有源滤波器对信号源的影响较大，适用于对输入信号幅度要求较高的场合。
三、无源滤波器和有源滤波器虽然都可以实现滤波功能，但在结构和特性上存在一些区别：1.电源需求：无源滤波器不需要外部电源供电，而有源滤波器需要引入外部电源以提供功率。
2.信号放大：无源滤波器无法对信号进行放大，只能对特定频率的信号进行滤波；而有源滤波器可以实现信号的放大和滤波。
3.频率响应：无源滤波器的频率响应通常具有固定的衰减特性，而有源滤波器的频率响应可以调整和调节，更加灵活。
4.设计复杂度：无源滤波器的设计相对简单，成本较低；而有源滤波器的设计相对复杂，需要引入额外的电源和相关电路，成本较高。
无源滤波器和有源滤波器特点
无源滤波器:这种电路主要有无源元件R、L和C组成。
有源滤波器:集成运放和R、C组成,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高,输出电阻小,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
但集成运放带宽有限,所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。
无源滤波装置该装置由电容器、电抗器,有时还包括电阻器等无源元件组成,以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路,以达到抑制高次谐波的作用;由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区,所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联,这样既满足无功补偿、改善功率因数,又能消除高次谐波的影响。
国际上广泛使用的滤波器种类有:各阶次单调谐滤波器、双调谐滤波器、二阶宽颇带与三阶宽频带高通滤波器等。
1单调谐滤波器:一阶单调谐滤波器的优点是滤波效果好,结构简单;缺点是电能损耗比较大,但随着品质因数的提高而减少,同时又随谐波次数的减少而增加,而电炉正好是低次谐波,主要是2~7次,因此,基波损耗较大。
二阶单调谐滤波器当品质因数在50以下时,基波损耗可减少20~50%,属节能型,滤波效果等效。
三阶单调谐滤波器是损耗最小的滤波器,但组成复杂些,投资也高些,用于电弧炉系统中,2次滤波器选用三阶滤波器为好,其它次选用二阶单调谐滤波器。
2高通(宽频带滤波器,一般用于某次及以上次的谐波抑制。
当在电弧炉等非线性负荷系统中采用时,对5次以上起滤波作用时,通过参数调整,可形成该滤波器回路对5次及以上次谐波的低阻抗通路。
有源滤波器虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点,在现阶段广泛用于配电网中,但由于滤波器特性受系统参数影响大,只能消除特定的几次谐波,而对某些次谐波会产生放大作用,甚至谐振现象等因素,随着电力电子技术的发展,人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(Active PowerFliter,缩写为APF。
APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流,使电源的总谐波电流为零,达到实时补偿谐波电流的目的。
有源电力滤波器与无源电力滤波器的区别
有源电力滤波器与无源电力滤波器的区别随着大量电力电子装置在电网的投入运行，谐波已被公认为电力系统的“污染”和“公害”，谐波问题以及谐波的治理问题随着电力系统的发展愈来愈引起广泛的关注。
目前谐波治理的方法主要有无源滤波技术和有源滤波技术两种。
无源滤波装置是目前应用最为广泛的谐波抑制手段，它是按照希望抑制的谐波次数专门量身制造的，采用电感、电容的调谐原理，将谐波陷落在滤波器中，以减少对电网的注入。
无源滤波装置结构简单，成本较低，技术已比较成熟，但是也存在着难以克服的缺陷：1、滤波特性受系统参数的影响较大，极易与系统或者其它滤波支路发生串并联谐振。
2、只能消除特定的几次谐波，而对其他的某次谐波则会产生放大作用3、滤波、无功补偿、调压等要求之间有时难以协调4、谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载，甚至损坏设备。
5、有效材料消耗多，体积大有源滤波技术作为一种新型的谐波治理技术，是消除谐波污染、提高电能质量的有效工具，与无源滤波技术相比，有着无可比拟的优势，主要表现在以下几个方面。
1、实现了动态补偿，可对频率和大小均变化的无功功率进行补偿，对补偿对象的变化有极快的响应速度；2、有源滤波装置是一个高阻抗电流源，它的接入对系统阻抗不会产生影响，因此此类装置适合系列化，规模化生产；3、当电网结构发生变化时装置受电网阻抗的影响不大，不存在与电网阻抗发生谐振的危险，同时能抑制串并联谐振4、补偿无功功率时不需要储能元件，补偿谐波时所需要的储能元件不大5、用同一台装置可同时补偿多次谐波电流和非整数倍次的谐波电流，既可以对一个谐波和无功源进行单独补偿，也可对多个谐波和无功源进行集中补偿6、当线路中的谐波电流突然增大时有源滤波器不会发生过载，并且能正常发挥作用，不需要与系统断开7、装置可以仅输出所需要补偿的高次谐波电流，不输出基波无功功率，不但减小了有源滤波器的总容量，还可以避免轻负荷时发生无功倒送现象。
目前国内生产有源滤波装置的企业较少，而且滤波性能也不甚理想。
rc 元器件组成的无源滤波器和有源滤波器的工作原理
rc 元器件组成的无源滤波器和有源滤波器的工作原理无源滤波器和有源滤波器是电子电路中常见的两种滤波器，它们利用不同的元器件和工作原理来实现对特定频率信号的滤波。
其中，无源滤波器是由无源元件（如电阻和电容）组成的滤波器，而有源滤波器则是由有源元件（如放大器）与无源元件组成的滤波器。
本文将从深度和广度两个方面探讨这两种滤波器的工作原理，以帮助读者更好地理解它们在电子电路中的应用。
一、无源滤波器的工作原理1. 无源滤波器的基本结构无源滤波器由电容和电感组成，通常包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
其中，电容和电感分别对应频率响应的不同特性，通过它们的组合可以实现对不同频率信号的滤波。
2. 无源滤波器的工作原理在无源滤波器中，由于没有放大器或其他有源元件来提供能量，因此滤波器的输出信号不能比输入信号的幅度更大。
它们的工作原理是基于电容和电感的频率特性，利用不同频率信号在电容和电感上的响应来实现滤波效果。
在低通滤波器中，高频信号通过电容而被阻断，而低频信号可以通过电感并输出。
3. 无源滤波器的优点和局限性无源滤波器可以实现简单的电路结构和低成本的滤波效果，但也存在着频率范围受限、无法增益信号和难以调节的局限性。
二、有源滤波器的工作原理1. 有源滤波器的基本结构有源滤波器在无源滤波器的基础上加入了放大器或其他有源元件，使得滤波器不仅能够对信号进行滤波，还能够对信号进行放大或衰减。
常见的有源滤波器包括运算放大器滤波器、晶体管滤波器和集成电路滤波器等。
2. 有源滤波器的工作原理有源滤波器利用放大器的放大和反馈作用来实现对信号的滤波效果。
在有源滤波器中，放大器提供了增益，并利用反馈网络来调节放大器的频率响应，从而实现对特定频率信号的滤波。
3. 有源滤波器的优点和局限性有源滤波器具有灵活的频率范围、可调的增益和滤波效果好等优点，但也存在着电路结构复杂、成本较高和对放大器性能要求较高的局限性。
总结回顾通过本文的介绍，我们可以更全面、深刻地理解无源滤波器和有源滤波器的工作原理。
有无源滤波器的区别与联系
有无源滤波器的区别与联系
有源电力滤波器
有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。
它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。
指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。
谐波是怎么产生的？
谐波的产生是由于正弦波电压施加在非线性负载上，电流就变成了非正弦波，非正弦波电流在电网阻抗上产生降压，会使电压波形也变成非正弦波。
如今在通讯、半导体、石化、化纤、钢铁中加热炉和汽车制造等行业中广泛使用的负载大部分为非线性负载，如变频调速设备、整流器、不间断电源、开关电源、电弧炉、焊接设备、电脑、电梯、变频空调、节能灯和复印机等等。
由于这些非线性负载所产生的大量谐波电流涌入电网中，导致电压波形发生畸变现象。
这种谐波污染对电网和用户产生了严重的危害。
谐波的危害
1、造成电缆、电动机和变压器过热，导致其实用寿命下降或损坏；
2、损坏敏感的设备，导致生产或者实验中断，造成重大损失；
3、引发断路器误动作，区域性停止事故；
4、造成电容器过载或因故障而损毁；
5、导致中性线上出现大电流而引发系统故障；
6、诱发电网谐振；。
无源RC滤波器与有源滤波器
无源RC滤波器与有源滤波器
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无源RC滤波器与有源滤波器
1、无源RC滤波器
由无源器件构成的滤波器称为无源滤波器。
无源RC低通滤波器的电路图、幅频特性和相频特性如下图所示：
幅频特性为：
相频特性为：
当输出电压下降到输入电压的70.7%时的角频率称为截止角频率，以表示，此时
2、有源滤波器
一种由RC电路和运算放大器构成的低通滤波器，由于运算放大器是有源元件，故称为有源滤波器。
与仅由R、L、C等元件组成的无源滤波器比较，有源滤波器具有体积小、频率特性好等优点，因而得到广泛应用。
下图为有源低通滤波器的电路图及其幅频特性。
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实验报告
课程名称：信号分析与处理 指导老师： 成绩： 实验名称：无源滤波器有源滤滤波器 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得
一、实验目的和要求
1. 熟悉滤波器的构成及其特性
2. 学会测量滤波器幅频特性的方法
二、实验内容和原理
滤波器的一般结构如图所示。
图中的V i (t )表示输入信号，V o (t )为输出信号。
假设滤波器是一个线性时不变网络，则在复频域内有
式中A (s )是滤波器的系统函数，一般为复数。
V o (s )和V i (s )分别对应输出、输入信号的拉普拉斯变换。
对于实际频率（s =j w ）来说，有）
ωφωω(j )j ()j (e A A =。
这里ωωφ-)(为相
频特性。
此外，在滤波器中关心的另一个量是时延特性ω
ωφωτd )
(d )(-
=。
通常用幅频也行来表征一个滤波电路的特性，欲使信号通过滤波器的失真很小，则相频和时延特性均需要考虑。
当相频特性为线性，而时延特性为常数时，输出信号不失真。
对于幅频特性，通常把能够通过的信号频率范围定义为通带，而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率称为截止频率，实际滤波器的截止频率一般指归一化幅频特性在幅为0.707（-3dB ）时对应的频率，若以信号的幅值平方表示信号功率，则该频率对应的点为半功率点。
理想滤波器在通带内应具有零衰减的幅频特性和线性的相频特性，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。
通常通带和阻带的相互位置不同，滤波器通常可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器和全通滤波器等。
无源滤波器主要由R 、L 、C 构成。
有源滤波器主要由运放、R 、C 构成，具有输入阻抗
高、输出阻抗低、能够放大、缓冲信号等优点，得到了广泛的应用。
低通滤波器的功能是使频率为零到某一截止角频率H ω的低频信号通过，抑制其余频率大于H ω的信号，带宽H BW ω=。
高通滤波器的功能是使频率大于截止频率L ω的信号通过，而抑制频率在L ωω<<0范围内的信号。
从理论上来说，它的带宽无穷大。
但受运放性能的限制，实际上通带也是有限的。
三、主要仪器设备
PC 一台、NI myDAQ 一套、 面包板一块、运放uA741、电阻、电容、导线。
四、实验内容
1. 连接无源和有源的低通滤波器电路
2. Vi 处与myDAQ 的AO 0和AGND 相连，V o 处与AI 的0-与0+相连。
设置AO 0口输
出峰峰值1V 的正弦波，改变正弦波的频率，观察并记录对应的输出信号峰峰值。
3. 连接无源和有源的高通滤波器电路，重复上述测量步骤。
4. 绘制各滤波器的幅频特性曲线。
五、实验数据记录和处理
实验中所有R 都是510Ω，所有C 都是0.1uF 。
01
31212f Hz RC
π=
=
5.1无源低通滤波器
f/kHz 0.11 1.52 2.5 V o/mV 995.72805.75675.79567.01481.97
3 3.5 5 7.5 10
413.33 359.13 250.12 154.02 103.14
5.2有源低通滤波器
f/kHz 0.11 1.52 2.5 V o/mV 997.93923.72851.78772.04688.72
3 3.5 5 7.5 10
609.6 538.01 367.35 210.77 133.17
5.3无源高通滤波器
f/kHz 0.10.523 3.5 V o/mV 2.2818.43156.3260.68312.32
4 4.
5
6 8 10 20
331.31 397.59 503.9 620.71 677.95 873.46 5.4有源高通滤波器
f/kHz 0.10.523 3.5 V o/mV 3.2419.61221.4381.15457.92
4 4.
5
6 8 10 20
523.1 577.57 705.28 802.97 868.49 945.12
5.5低通滤波器幅频特性曲线
X: 2.399Y: 0.7066
f/kHz
V O
/V
低通滤波器幅频特性
X: 1.386Y: 0.7059
无源
有源
5.6高通滤波器幅频特性曲线
00.10.20.30.40.50.6
0.70.80.9
X: 6.011Y: 0.7058
f/kHz
V O
/V
高通滤波器幅频特性
X: 11.31Y: 0.7079
无源
有源
六、实验结果与分析 6.1截止频率与通频带
1. 无源低通滤波器：
截止频率1350Hz，通频带1350Hz
2.有源低通滤波器：
截止频率2399Hz，通频带2399Hz
3.无源高通滤波器：
截止频率11.3kHz，通频带无穷大
4.有源高通滤波器：
截止频率6kHz，通频带无穷大（实际上应该受限于运放的性能）6.2理论分析
使用节点电压法，并根据运放的特性，可以求得各个滤波器的传递函数如下：
无源低通滤波器：
2221
31
R C s RCs
++
有源低通滤波器：
2221
21
R C s RCs
++
无源高通滤波器：
222 22231
R C s
R C s RCs
++
有源高通滤波器：
222 22221
R C s
R C s RCs
++
使用matlab编程作图如下：（R=510Ω，C=0.1uF=1e-7F）
低通滤波器：
f=1:10000;
w=2*pi.*f;
h1=1./(510^2*(1e-7)^2.*(j.*w).^2+3*510*(1e-7).*(j.*w)+1); plot(f./1000,abs(h1));
h2=1./(510^2*(1e-7)^2.*(j.*w).^2+2*510*(1e-7).*(j.*w)+1); hold on
plot(f./1000,abs(h2));
title('低通滤波器理论幅频曲线');
xlabel('f/kHz');
ylabel('V_O/V')。