无源滤波器与有源滤波器：工作原理与区别
无源滤波器与有源滤波器：工作原理与区别
滤波器是信号处理领域的重要装置，它能够选择性地让特定频率的信号通过，同时抑制其他频率的信号。本文将重点介绍无源滤波器和有源滤波器的工作原理、区别及其应用场景。
无源滤波器
无源滤波器是一种由电阻、电抗器和电容器等无源元件构成的滤波电路。其工作原理基于谐振现象：在谐振频率下，电路的阻抗值达到最小；而在非谐振频率时，阻抗值则显著增大。通过精心设计电路元器件的参数，使其与特定谐波频率相匹配，可以有效地滤除该次谐波电流。多个调谐电路的组合可以针对不同的特征谐波频率进行过滤。其核心机制是通过低阻抗旁路为高次谐波提供分流路径，从而实现对主要谐波成分（如3、5、7次谐波）的净化。
有源滤波器
有源滤波器不仅能动态追踪并抑制谐波，还能补偿电网中低无功分量。它特别擅长补偿幅值和频率都波动的高次谐波分量，以及对变化的系统无功分量进行动态补偿。这一技术克服了传统谐波治理方案和无功补偿的不足，实现了动态跟踪补偿。其工作原理包括检测当前系统电压和电流信号，经过指令电流运算电路的处理，产生补偿电流信号。该信号经补偿电流发生电路放大后，生成补偿电流，与系统中的高次谐波分量及无功等电流相互抵消，从而净化波形，提升电能质量。与无源滤波器相比，有源滤波器需要电源供电，并且同时补偿谐波和无功。其核心组件包括指令电流运算电路和补偿电流发生电路。前者负责检测系统所需的谐波和无功分量，而后者则根据这些检测结果发出补偿电流指令，产生相应的补偿电流。
如何区分有源滤波器与无源滤波器
无源滤波器是由无源元件（如电阻、电容、电感）构成的滤波电路，而有源滤波器则额外加入了有源元件（例如双极型管、单极性管、集成运放）。这两种滤波器的区别体现在多个方面：
技术属性：有源滤波器属于电子技术范畴，而无源滤波器则更多依赖于电路元件的物理特性。
工作原理：有源滤波器通过检测预设的谐波次数并产生补偿电流来抵消它，而无源滤波器则是利用电抗器与电容器的协同作用形成特定谐波通道以吸收谐波。
功率因素影响：无源滤波器因电容器的作用而能提升功率因素，而有源滤波器则专注于消除谐波，与功率因素无直接关联。
成本与维护：有源滤波器的造价通常是无源滤波器的三倍以上，且技术相对不成熟，维护成本较高。相比之下，无源滤波器造价较低，技术成熟，安装后基本无需维护。
适用范围：有源滤波器适用于小电流场合，而无源滤波器则可处理大电流。