有源和无源滤波器的区别_有源无源滤波器优缺点

来源: 作者:2017年07月25日 12:09

  任何一个电子系统都具有自己的频带宽度(对信号最高频率的限制),频率特性反映出了电子系统的基本特点。而滤波器,则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路。大家都知道滤波器种类很多,而有源和无源滤波器的区别我们最简单的分别办法是看看是否需要电源,在作用上最大的区别在于有源滤波器可以有增益,无源滤波器无增益是衰减的。

  有源滤波器之所以称为有源,顾名思义该装置需要提供电源(用以补偿主电路的谐波),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。

  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。

  有源和无源滤波器的区别---滤波原理不同

有源和无源滤波器的区别_有源无源滤波器优缺点

有源和无源滤波器的区别_有源无源滤波器优缺点

  有源滤波(APF)与无源滤波(FC)在滤波原理上是不同的,无源滤波主要是利用阻容元器件的LC谐振特性,对系统中的某一特定频率形成一个低阻通道,这个低阻通道与系统阻抗形成并联分流关系,让谐波成份从滤波系统中流过。也就是说无源滤波器是利用电容器和电抗器形成LC谐振回路对电网系统中某一次或几次谐波进行滤波,从而达到对系统滤波的作用。

  有源滤波APF则是利用现代电力电子器件主动产生一个与系统谐波大小相等相位相反的谐波,以“抵消”系统产生的谐波。概括地说FC属于并联分流,APF是主动抵消。

  有源和无源滤波器的区别--功耗的区别

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  无源滤波器由于电阻以及电感的阻抗存在,功耗在同等情况下还是比有源滤波器要高一些,而且电路的延迟要要大一些。有源滤波器的功耗相对而言会小很多,而且在通带内不会有衰减,而通过设定滤波器的Q值,可以改变放大倍数。一般的模拟低通滤波器用的很多用ButterWorth类型的有源滤波器,效果还是很好的。但是问题还是随之而来,带宽一般能提升,而且受到电路所选择的运放限制,一旦超过运放频率特性范围,电路就很容易自激振荡,输出的就全部是噪声了。

  有源和无源滤波器的区别--应用领域的区别

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  无源滤波电路的结构简单,易于设计,但它的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化,因而不适用于信号处理要求高的场合。无源滤波电路通常用在功率电路中,比如直流电源整流后的滤波,或者大电流负载时采用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,因此常用于信号处理要求高的场合。有源滤波电路一般由RC网络和集成运放组成,因而必须在合适的直流电源供电的情况下才能使用,同时还可以进行放大。但电路的组成和设计也较复杂。

  有源滤波电路不适用于高电压大电流的场合,只适用于信号处理。

  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。

  有源无源滤波器优缺点-----有源滤波反映动作迅速、价格高

有源和无源滤波器的区别_有源无源滤波器优缺点

  有源滤波自身就是谐波源。其依靠电力电子装置,在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等,相位相反的谐波向量,这样可以抵消掉系统谐波,使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外,同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速,滤除谐波可达到95%以上,补偿无功细致。

  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。

  有源滤波器缺点为价格高,容量小。由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟,所以当前常见的有源滤波容量不超过600千瓦。其运行可靠性也不及无源。

  一般低频信号滤波还是可以用普通运放,但是信号的频率一旦增大了,尤其是信号达到MHz,这个时候普通的运放还是很难达到要求,就需要选择高速运放,但是高速运放的价格确实很贵的。一旦在有源滤波器中加入高成本的高速运放就大大的增加了成本。

  有源无源滤波器优缺点-----无源滤波成本低、谐波滤除率低

有源和无源滤波器的区别_有源无源滤波器优缺点

  一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻(调谐滤波)状态,给某次谐波电流构成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的优点为成本低,运行稳定,技术相对成熟,容量大。缺点为谐波滤除率一般只有80%,对基波的无功补偿也是一定的。目前在容量大且要求补偿细致的地方一般使用有源加无源混合型,即无源进行大容量的滤波补偿,有源进行微调。

  无源滤波器的通带变化还会受到输入电阻和输出电阻的影响,也就是输入端信号源的内阻会对滤波器网络有影响,其次负载的变化也对滤波网络有影响,因此在设计的时候要考虑这一点。

  阻抗影响

  无源滤波器受系统阻抗影响严重,存在谐波放大和共振的危险;而有源滤波不受影响。

  频率影响

  无源滤波器谐振点偏移,效果降低;有源滤波器不受影响。

  负载影响

  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。无源滤波器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影响。

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