有源滤波器和无源滤波器的区别

时间:2023-03-06来源:佚名
滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作,是抑制和防止干扰的一项重要措施。谐波治理首先要控制好谐波产生的源头,其次我们还要通过增加滤波装置进行谐波的消除。如何正确选择有效的谐波质量方案非常关键。
  一、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。如图1所示为无源滤波原理图。

有源滤波器和无源滤波器的区别

  图1 无源滤波原理图
  优缺点
  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。
  缺点:通带内的信号有能量损耗,负载效应比较明显,使用电感元件时容易引起电磁感应,当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大,在低频域不适用。
  应用
  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。国际上以ABB、施耐德、西门子为代表,国内以Satons、温州清华电子、山大华天、哈工大、西安赛博、绿波杰能为代表。发展形势以快速反映,谐波治理彻底,综合控制为主。
  二、有源滤波
  有源滤波器(Active Power Filter,简称APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它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。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无源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。如图 2所示为有源滤波结构图。

有源滤波器和无源滤波器的区别
  图2 有源滤波器结构图
  优缺点
  优点:可动态滤除各次谐波,对系统内的谐波能够完全吸收;不会产生谐振。通带内的信号不仅没有能量损耗,而且还可以放大,负载效应不明显,多级相联时相互影响很小,利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器,并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽。
  缺点:通带范围受有源器件的带宽限制,需要直流电源供电,可靠性不如无源滤波器高,在高压、高频、大功率的场合不适用。
  应用
  有源滤波器可广泛应用于工业、商业和机关团体的配电网中,如:电力系统、电解电镀企业、水处理设备、石化企业、大型商场及办公大楼、精密电子企业、机场/港口的供电系统、医疗机构等。根据应用对象不同,HTAPF-I型有源电力滤波器的应用将起到保障供电可靠性、降低干扰、提高产品质量、增长设备寿命减少设备损坏等作用。
  通信行业;
  半导体行业;
  汽车制造业;
  直流电机谐波治理;
  医院系统;
  剧场和体育馆。
  三、有源滤波和无源滤波的对比
  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。
  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。
  设备造价
  无源滤波器较低;有源滤波器太高。
  四、E6500在谐波处理上的应用
  谐波危害已经不言而喻了,例如增加电力设施负荷,降低系统功率因数,降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率,造成设备浪费、线路浪费和电能损失;引起无功补偿电容器谐振和谐波电流放大,导致电容器组因过电流或过电压而损坏或无法投入运行……等等。

有源滤波器和无源滤波器的区别
  图 3 E6500谐波实测图
  既然谐波出现了,那我们就要想办法将它滤除掉,但是前提是我们可以准确的测量谐波。致远电子E6500电能质量分析仪采用抗混叠核心技术,每通道都配备单独的抗混叠滤波器,即二阶有源滤波器,在正常量程范围内截止频率是14KHz,在满量程范围内截止频率是22KHz,完全符合电能质量输入信号范围(最高10KHz),从而在硬件上保证了测量计算的准确性。

有源滤波器和无源滤波器的区别
  图 4 谐波测量分析图
  在测量现场可能存在许多高频干扰,例如电源信号、无线电信号等均可能会引入高频干扰输入,从而引起频率混叠现象。如果没有进行混叠处理,就会出现错误。比如图3第一幅图是没有进行混叠处理,谐波分析结果是7次谐波超标,这个是错误的;
  唯一可靠的方法是在对信号进行模数转换之前做抗混叠处理,保证测量结果的正确性。比如图3第二幅图进行了混叠处理,谐波分析结果是9次谐波超标,跟原始信号分析结果一致。

相关阅读

MOS管典型应用电路图 MOS管常见的几种应用电路

一、开关和放大器 MOS管最常见的电路可能就是开关和放大器。 1. 开关电路 G极作为普通开关控制MOS管。 2. 放大电路 让MOS管工作在放大区,具体仿真结果可在上节文章看到。 二、时序电...
2023-07-17
MOS管典型应用电路图 MOS管常见的几种应用电路

【信号基础】什么是贯通地线

我国高速铁路采用在铁路沿线敷设贯通地线,并将沿线所有设施的接地网联成一体的接地方式,即采用综合接地系统。 室外信号设备的各种接地线均应与就近的贯通地线或综合接地系统...
2026-05-23
【信号基础】什么是贯通地线

高低压配电室各种通道最小宽度全解析

配电室通道宽度是电气设计和安全管理的核心参数,直接关系到设备操作、维护检修、应急逃生和设备运输的安全。本文基于最新国家标准,全面解析高低压配电室各类通道的最小宽度要...
2026-06-07
高低压配电室各种通道最小宽度全解析

这起零线对地漏电故障,万万想不到问题出自它

在工厂车间中,电柜是电力供应和控制系统的核心部分。然而,由于工厂环境往往恶劣,大量灰尘的积累常常成为电柜内电气元件的隐形杀手。灰尘不仅影响设备的散热效果,更可能引发漏电...
2024-08-12
这起零线对地漏电故障,万万想不到问题出自它

开关插座的常规安装高度

电源 开关离地面一般在120厘米至135 厘米之间(一般开关高度是和成人的肩膀一样高); 视听设备、台灯、接线板等的墙上插座一般距地面30厘米(客厅插座根据电视柜和沙发而定);...
2023-03-21

热销商品

橡胶垫片螺丝防水平垫减震垫耐油耐磨密封圈黑色定做垫圈厂家现货

本厂专业生产黑色橡胶垫片、螺丝防水平垫、减震垫及耐油耐磨密封圈,采用优质橡胶材料,具备优异的耐油性、耐磨性和抗老化性能,广泛应用于机械、汽车、管道及电气设备...
1.28

氟胶O型圈耐高温密封圈线径1-10mm现货可订做大尺寸胶圈非标异形

氟胶O型圈采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有卓越的耐高温、耐油、耐化学腐蚀性能,长期使用温度可达200℃以上,短期可耐受250℃高温。线径规格覆盖1–10mm,现货充足,支...
0.4

安全帽工地男ABS建筑工地加厚施工电工透气盔国标领导监理定制

这款ABS材质安全帽专为建筑工地、电力施工等高风险环境设计,采用加厚高强度工程塑料,抗冲击性能优异,符合国家标准(GB 2811-2019),有效保障头部安全。帽壳结构坚固,内衬...
7.57

欧普led筒灯3w孔灯超薄桶灯吊顶天花灯过道嵌入式洞灯客厅5w

欧普LED筒灯是一款高品质嵌入式照明产品,适用于客厅、过道、吊顶等多种场景。采用优质LED光源,提供3W和5W两种功率选择,光线柔和均匀,显色指数高,有效还原真实色彩。超...
10.2

消防手电筒强光可充电出租屋户外便捷宾馆酒店客房应急逃生手电筒

这款消防手电筒强光可充电,专为出租屋、宾馆、酒店等场所设计,具备高亮度LED灯珠,照明距离远、穿透力强,紧急情况下可迅速照亮逃生路径。内置大容量锂电池,支持USB充电...
3.83

网站栏目