无源滤波器和有源滤波器特点
什么是有源滤波器？他的工作原理是什么？
什么是有源滤波器?他的工作原理是什么?
有源滤波器是现代电力系统中经常用到的仪器，它的一种新型电力装置，常见的主要是有源电力滤波器，常用于动态抑制谐波、补偿无功，能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。
有源滤波器是一种新型的电力系统谐波治理设备，它主要用在电流运算电路和补偿电流发生电路方面，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。
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。
有源滤波器在工作的时候，需要提供电源，这也是它名称的来源，电源的主要作用就是用来补偿主电路的谐波，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点(传统的只能固定补偿)，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功;三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论;APF 有并联型和串联型两种，前者用的多;并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。
有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高。
EMC基础之有源滤波器
EMC基础之滤波三、有源滤波器[ 录入者:admin | 时间:2007-11-16 13:34:16 | 作者: | 来源:采集所得 | 浏览:602次 ]中国电磁兼容网第三节有源滤波器1.一、有源滤波器的特性有源滤波器是由有源器件（例如晶体管、集成运算放大器等）和阻容等元件组成的一类滤波器。
近年来，成运算放大器发展十分迅速，一些有源滤波器中的有源器件，几乎都是采用了集成运放。
与无源滤波器相比，有源滤波器一般具有下列特点：(1)由于使用了有源器件，信号在无源器件(例如电阻)上的损失可口在有源器件中得到补充。
因而，有可能在电路中优先采用损耗耗较大而体积较小的电阻来代替无源滤波器中的电感器件。
这样不仅可以使滤波器的重量和体积大大缩小，而且可以避免由电感所带来的非线性、参数调整困难以及制造成本高等缺点。
另外从抑制干扰的角度考虑，这样就从根本上排除了电感所具有的对电磁场敏感、易检取外界噪声和本身易向外界施放电磁干扰噪声的弊端。
(2)由于运算放大器具有输入阻抗高、输出阻抗低以及高增益、高稳定性和闭环增益等参数调整灵活的一系列优点，从而为有源滤波器的设计提供了很大的方便。
(3)有源滤波器频率精度高，一般可达到±3%～±0.5%；频率稳定性好，通常可做到10-3～10-5／℃；低频滤波特性好，例如用集成运放和阻容元件组成的有源滤波器可使滤波频率范围低达10ˉ3H Z，并且具有较好的频率稳定性。
这些指标，都是无源滤波器难以达到的。
(4)有源滤波器的上限频率由于受有源器件(主要是集成运放)本身带宽的限制，一般只用在几十千赫以下的频率范围内，其最高频率也只接近1M H Z，因而在更高的频率范围内一般均采用无源滤波器。
这是有源滤波器的最大缺点。
有源滤波器按其工作性质，仍可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种基本类型。
此外，还有移相滤波器和开关电容滤波器以及跟踪滤波器等类型。
2.二、低通滤波器低通滤波器是一种用于通过某一频率以下的低频信号，抑制或衰减该频率以上的高频信号的滤波电路。
电路与模拟电子技术：滤波器简介
H ( j) UO jRC Ui 1 jRC
H ( j) RC (RC)2 1
高通
( j) arctan(RC) 超前
2
11
C
C
C
ui
L uoΒιβλιοθήκη uiLLuo
L形
C
ui
L
T形
C
L
uo
Π形
9
LC带通滤波器
L1 C1
ui
C2 L2
uo
10
一阶RC无源滤波器
R
ui
C
uo
RC一阶低通滤波器
H ( j) UO 1
Ui 1 jRC
H ( j)
1
(RC)2 1
低通
( j) arctan(RC) 滞后
ui C R
uo
RC一阶高通滤波器
滤波器简介 （补充）
滤波器的概念
工程上根据输出端口对信号频率范围的要求，设计专门的 网络，置于输入-输出端口之间，使输出端口所需要的频率分量 能够顺利通过，而抑制或削弱不需要的频率分量，这种具有选 频功能的中间网络，称为滤波器。
仅仅由RLC无源元件构成的滤波器称为无源滤波器。 利用有源元件（如运算放大器）构成的滤波器称为有源滤波 器。 无源滤波器的输出信号总是受到衰减的；而有源滤波器由于 具有有源器件的放大，输出信号可以大于输入信号。
2
滤波器的概念
滤波电路的传递函数定义
ui 滤波电路分类
滤波 电路
uo H () Uo () Ui ()
① 按所处理信号分
模拟和数字滤波器
② 按所用元件分
无源和有源滤波器
③ 按滤波特性分
低通滤波器（LPF） 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF）
电流滤波器原理
电流滤波器原理电流滤波器是一种用于去除电路中电流中的杂波和谐波的电子元件。
它的原理基于对电流信号的频率特性进行调节，从而实现滤波效果。
在电子电路中，电流滤波器起着至关重要的作用，可以有效净化电流信号，保证电路正常运行。
电流滤波器主要分为有源滤波器和无源滤波器两种类型。
有源滤波器通过集成运算放大器等有源元件实现滤波功能，具有较高的增益和频率特性调节范围，适用于要求较高的滤波性能场合。
而无源滤波器则主要通过电阻、电容、电感等被动元件组成，其特点是结构简单、成本低廉，适用于一般的电流滤波需求。
电流滤波器的原理是利用电容、电感和电阻等元件对电路中的不同频率信号进行阻隔或通过，从而实现对电流信号的滤波效果。
在滤波器中，电容器主要用于通过高频信号，而电感主要用于通过低频信号，电阻则用于调节整个滤波器的阻抗匹配。
通过合理设计这些元件的参数，可以实现对不同频率信号的滤波效果。
电流滤波器的工作原理可以简单概括为：当电流信号进入滤波器时，经过电容、电感和电阻等元件的作用，不同频率的信号会受到不同程度的阻隔或通过，从而实现对电流信号的滤波处理。
通过这种方式，可以去除电路中的杂波和谐波，保证电路的稳定运行。
在实际应用中，电流滤波器广泛用于各种电子设备和系统中，如电源供应器、通信设备、工控系统等。
通过合理设置电流滤波器，可以有效减小电路中的干扰，提高系统的抗干扰能力，保证设备的正常运行。
总的来说，电流滤波器原理是基于对电流信号频率特性的调节，通过电容、电感和电阻等元件对不同频率信号进行阻隔或通过，从而实现对电路中电流信号的滤波处理。
电流滤波器在电子电路中扮演着重要的角色，可以有效净化电流信号，保证电路的正常运行。
在实际应用中，合理设计和使用电流滤波器可以提高系统的稳定性和可靠性，确保设备的正常工作。
带通滤波器
摘要滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。
当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，可使用滤波器有效的抑制干扰。
用LC网络组成的无源滤波器在低频范围内有体积重量大，价格昂贵和衰减大等缺点，而用集成运放和RC网络组成的有源滤波器则比较适用于低频，此外，它还具有一定的增益，且因输入与输出之间有良好的隔离而便于级联。
由于大多数反映生理信息的光电信号具有频率低、幅度小、易受干扰等特点，因而RC有源滤波器普遍应用于光电弱信号检测电路中。
关键字：滤波器；集成运放；RC网络；有源滤波器The function of the filter is to make certain frequency within the scope of the signal, and the frequency by outside the scope curbed the signal or sharp attenuation. When the disturbance signal and the useful signal not in the same frequency range, can use filter to suppress the interference effectively.With LC network consisting of passive filter in the low frequency within the area, volume weight expensive and attenuation shortcomings, but with integrated op-amp and RC network consisting of active filter is more applicable to low frequency, in addition, it also has some of the gain, and because between the input and output has good isolation and facilitate cascade. Since most reflect the photoelectric signal has a physical information low frequency and amplitude small, vulnerable to interference, and characteristics of the RC active filters widely applied electric light weak signal detection circuit.Filter；integrated op-amp；RC network；active filter引言滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。
第三章 滤波器
3.1 滤波器的分类：
一. 按是否使用有源器件分：无源滤波器、有源滤波器
有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。 是指用晶体管或运放构成的包含放大和反馈的滤波 器。 特点： 需要工作电压。
无源滤波器指用电容、电感、电阻组成的滤波器。
特点： 需要工作电压。
(一). 无源滤波器
1. 一阶RC低通滤波器(无源)
n阶巴特沃思低通滤波器的传递函数可写为：
A0 A0 A(S ) n B(S ) S an1 S n1 a1 S a0
jw S 为归一化复频率 S wc
；B ( S ) 为巴特沃思多项式；
an1 , a1 , a0 为多项式系数
高通有源滤波器
1.一阶有源高通滤波器
Rf R1
u (
R 1 R j C
)ui (
1 1 1 j RC
)ui
u－ u+
ui
C
∞ － A + +
uo
uo (1
Rf R1
)u AO u
R
AO uO Rf 1 ) 传递函数： A (1 )( ) ( L R1 1 j L ui 1 j
二.按通带和阻器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF）
各种滤波器理想的幅频特性：
（1）低通 |A| A0 0 通带 阻带 ωC ω （2）高通 |A| A0 0 通带 阻带 ωC ω
（3）带通 |A| A0 阻 阻 通 ωC2 0 ωC1 ω
① 根据“虚短”：
i2
i1 + us _
R1 1
_ +
+
有源电力滤波器和无源滤波器哪个发展前景比较大
有源电力滤波器和无源滤波器哪个发展前景比较大安科瑞王志彬2019.03大家都知道谐波治理无非有两种：一是有源电力滤波器装置二是无源滤波装置，但是到底哪个有发展前景，希望下面的介绍可以帮助到大家正确的分辨出有源和无源的前景：传统无源滤波器为T治理电网中的谐波，目前工业应用而言，无源电力滤波器(Passive Power Filter, PPF)以其投资少，效率高，结构简单，运行可靠，维护方便等优点而在众多领域得到了广泛使用。
但其也有诸多的缺点:滤波特性易受电力系统参数的影响，特别是在高压系统中，滤波器失谐状态下，难以满足治理要求;易与系统发生谐振，导致谐波放大，引起无源滤波器过载，甚至烧毁，危及电网安全;单独的无源电力滤波器难以避免无功倒送.此外无源滤波器中的电感、电容消耗大量有效材料，体积大，占地多。
有源电力滤波器由于传统无源滤波器存在固有缺陷，有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的概念于1971年由H.Sasaki和T.Machida提出[Wl，通过向电网注入反方向谐波电流来减少电源电流中的谐波成分，从而改善电源电流波形的新方法.1976年，LGyugyi和ECStyaula提出了用PWM逆变器构成的有源电力滤波器[[12]s1983年，赤木泰文等人提出的“三相电路瞬时无功功率理论”[13〕极大的推动了有源电力滤器的发展.90年代后，并伴随着新型电力半导体器件的出现，脉宽调制技术及高速数字信号处理器的发展，日本、美国、德国等工业发达国家有源电力滤波器已得到了高度重视和日益广泛的应用.目前许多国际著名公司均开发了相关APF产品，如ABB,TOSHIBA,SIEMENS等，其中较多的单台容量为数百千瓦的并联APF.我国在有源电力滤波器方面的研究起步较晚，直到1989年才见到这方面研究的文章，1993年才见到试验性的工业应用实验.21世纪初，研究单位主要集中在一些高等院校和少数研究机构，并取得了一定的科研成果近年来伴随着我国经济高速发展，谐波治理需求越来越迫切。
3运算放大器有源滤波电路
掉,
ω＜ωl的信号被高通滤波电路滤掉, 只有当ωl＜ω＜ωh时信
号才能通过, 显然, ωh＞ωl才能组成带通电路。图7 - 30(b)为一 个低通滤波电路和一个高通滤波电路“并联”组成的带阻滤波 电路, ω＜ωh信号从低通滤波电路中通过, ω＞ωl的信号从高通滤 波电路通过, 只有ωh＜ω＜ωl的信号无法通过, 同样, ωh＜ωl才能 组成带阻电路。
含运放的有源滤波电路
一、基本概念
1、滤波器：即为能从输入信号中选出有频率的信号使其顺利通 过，而将无用频率的信号加以抑制或衰减的电子电路叫做滤波器。
2、滤波器的分类：由采用元件的不同可分为无源滤波器和有源 滤波器。无源滤波器即为由无源元件 R、L、C组成；有源滤波器由 有源器件如集成运放和RC网络组成。由所能通过的频率范围，又可 分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器四种。
10
Q=0.707
- 20
- 30 - 40
40dB/十倍频
0.1 0.2 0.3 0.5 1
2
3
5
f/fL
含运放的有源滤波电路
四、 带通滤波电路和带阻滤波电路
将截止频率为ωh的低通滤波电路和截止频率为ωl的高通滤
波电路进行不同的组合, 就可获得带通滤波电路和带阻滤波电
路。如图7 - 30(a)所示, 将一个低通滤波电路和一个高通滤波电 路“串接”组成带通滤波电路, ω＞ωh的信号被低通滤波电路滤
带通滤波和带阻滤波的典型电路
含运放的有源滤波电路
. .
20lg
Au Auo
dB
0 -3
Q增大
1
BW
f/f0
)
1 1 jRC
Ui
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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。
它与无源滤波器相比,有以下特点:
a.不仅能补偿各次谐波,还可抑制闪变,补偿无功,有一机多能的特点,在性价比上较为合理;
b.滤波特性不受系统阻抗等的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险;
c.具有自适应功能,可自动跟踪补偿变化着的谐波,即具有高度可控性和快速响应性等特点
一、无源滤波器的优点
无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，至今仍是应
用广泛的被动谐波治理方法。
二、无源滤波器的分类
无源滤波器主要可以分为两大类：调谐滤波器和高通滤波器。
2.1、调谐滤波器
调谐滤波器包括单调谐滤波器和双调谐滤波器，可以滤除某一次(单调谐)或两次(双调谐)谐波，该谐波的频率称为调谐滤波器的谐振频率；
2.2、高通滤波器
高通滤波器也称为减幅滤波器，主要包括一阶高通滤波器、二阶高通滤波器、三阶高通滤波器和c型滤波器，用来大幅衰减高于某一频率的谐波，该频率称为高通滤波器的截止频率。
三、无源滤波器和有源滤波器的区别
无源滤波器和有源滤波器，存在以下的区别：
3.1、工作原理
无源滤波器由LC等被动元件组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道；而有源滤波器由电力电子元件和DSP 等构成的电能变换设备，检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流，补偿后的源电流几乎为纯正弦波，其行为模式为主动式电流源输出。
3.2、谐波处理能力
无源滤波器只能滤除固定次数的谐波；但完全可以解决系统中的谐波问题，解决企业用电过程中的实际问题，且可以达到国家电力部门的标准；有源滤波器可动态滤除各次谐波。
3.3、系统阻抗变化的影响
无源滤波器受系统阻抗影响严重，存在谐波放大和共振的危险；而有源滤波不受影响。
3.4、频率变化的影响
无源滤波器谐振点偏移，效果降低；有源滤波器不受影响。
3.3、负载增加的影响
无源滤波器可能因为超载而损坏；有源滤波器无损坏之危险，谐波量大于补偿能力时，仅发生补偿效果不足而已。
3.6、负载变化对谐波补偿效果的影响
无源滤波器随着负载的变化而变化；有源滤波器不受负载变化影响。
3.7、设备造价
无源滤波器较低；有源滤波器太高。
3.8、应用场合对比分析
1.有源滤波容量单套不超过100KVA，无源滤波则无此限制；
2.有源滤波在提供滤波时，不能或很少提供无功功率补偿，因为要占容量；而无源滤波则同时提供无功功率补偿。
3.有源滤波目前最高适用电网电压不超过430V，而低压无源滤波最高适用电网电压可达3000V。
4.无源滤波由于其价格优势、且不受硬件限制，广泛用于电力、油田、钢铁、冶金、煤矿、石化、造船、汽车、电铁、新能源等行业；有源滤波器因无法解决的硬件问题，在大容量场合无法使用，适用于电信、医院等用电功率较小且谐波频率较高的单位，优于无源滤波。
无源滤波器又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。
无源滤波器的优点
无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，至今仍是应用广泛的被动谐波治理方法。
无源滤波器的分类
无源滤波器主要可以分为两大类：调谐滤波器和高通滤波器。
调谐滤波器
调谐滤波器包括单调谐滤波器和双调谐滤波器，可以滤除某一次(单调谐)或两次(双调谐)谐波，该谐波的频率称为调谐滤波器的谐振频率；
高通滤波器
高通滤波器也称为减幅滤波器，主要包括一阶高通滤波器、二阶高通滤波器、三阶高通滤波器和c型滤波器，用来大幅衰减高于某一频率的谐波，该频率称为高通滤波器的截止频率。
无源滤波器的发展历程
3.1、1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。
3.2、20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。
3.3、自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。
导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展；
3.4、到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。
3.5、80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。
3.6、90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。
当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。
我国滤波器行业现状
我国广泛使用滤波器是50年代后期的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。
经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。
无源滤波器和有源滤波器的区别
无源滤波器和有源滤波器，存在以下的区别：
工作原理
无源滤波器由LC等被动元件组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道；而有源滤波器由电力电子元件和DSP等构成的电能变换设备，检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流，补偿后的源电流几乎为纯正弦波，其行为模式为主动式电流源输出。
谐波处理能力
无源滤波器只能滤除固定次数的谐波；但完全可以解决系统中的谐波问题，解决企业用电过程中的实际问题，且可以达到国家电力部门的标准；有源滤波器可动态滤除各次谐波。
系统阻抗变化的影响
无源滤波器受系统阻抗影响严重，存在谐波放大和共振的危险；而有源滤波不受影响。
频率变化的影响
无源滤波器谐振点偏移，效果降低；有源滤波器不受影响。
负载增加的影响
无源滤波器可能因为超载而损坏；有源滤波器无损坏之危险，谐波量大于补偿能力时，仅发生补偿效果不足而已。
负载变化对谐波补偿效果的影响
无源滤波器随着负载的变化而变化；有源滤波器不受负载变化影响。
设备造价
无源滤波器较低；有源滤波器太高。
应用场合对比分析
1.有源滤波容量单套不超过100KVA，无源滤波则无此限制；
2.有源滤波在提供滤波时，不能或很少提供无功功率补偿，因为要占容量；而无源滤波则同时提供无功功率补偿。
3.有源滤波目前最高适用电网电压不超过450V，而低压无源滤波最高适用电网电压可达3000V。
4.无源滤波由于其价格优势、且不受硬件限制，广泛用于电力、油田、钢铁、冶金、煤矿、石化、造船、汽车、电铁、新能源等行业；有源滤波器因无法解决的硬件问题，在大容量场合无法使用，适用于电信、医院等用电功率较小且谐波频率较高的单位，优于无源滤波。
主要发展情况
由于无源滤波的具有大容量低价位的优点，钢铁行业的滤波都采用无源滤波，目前国内滤波市场（电力谐波治理市场）上主要以无源滤波为主。