濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。諧波治理首先要控制好諧波產(chǎn)生的源頭，其次我們還要通過增加濾波裝置進(jìn)行諧波的消除。如何正確選擇有效的諧波質(zhì)量方案非常關(guān)鍵。
一、無源濾波
定義
無源濾波器，又稱LC濾波器，是利用電感、電容和電阻的組合設(shè)計(jì)構(gòu)成的濾波電路，可濾除某一次或多次諧波，最普通易于采用的無源濾波器結(jié)構(gòu)是將電感與電容串聯(lián)，可對主要次諧波(3、5、7)構(gòu)成低阻抗旁路;單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、高通濾波器都屬于無源濾波器。無源濾波器由LC等被動元件組成，將其設(shè)計(jì)為某頻率下極低阻抗，對相應(yīng)頻率諧波電流進(jìn)行分流，其行為模式為提供被動式諧波電流旁路通道。如圖1所示為無源濾波原理圖。
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圖1 無源濾波原理圖
優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：無源濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運(yùn)行可靠性較高、運(yùn)行費(fèi)用較低。
缺點(diǎn)：通帶內(nèi)的信號有能量損耗，負(fù)載效應(yīng)比較明顯，使用電感元件時(shí)容易引起電磁感應(yīng)，當(dāng)電感L較大時(shí)濾波器的體積和重量都比較大，在低頻域不適用。
應(yīng)用
由于無源濾波的具有大容量低價(jià)位的優(yōu)點(diǎn)，鋼鐵行業(yè)的濾波都采用無源濾波，目前國內(nèi)濾波市場(電力諧波治理市場)上主要以無源濾波為主。國際上以ABB、施耐德、西門子為代表，國內(nèi)以Satons、溫州清華電子、山大華天、哈工大、西安賽博、綠波杰能為代表。發(fā)展形勢以快速反映，諧波治理徹底，綜合控制為主。
二、有源濾波
定義
有源濾波器(Active Power Filter，簡稱APF)是一種用于動態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償。之所以稱為有源，顧名思義該裝置需要提供電源(用以補(bǔ)償主電路的諧波)，其應(yīng)用可克服LC無源濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)(傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償)，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無功。
三相電路瞬時(shí)無功功率理論是APF發(fā)展的主要基礎(chǔ)理論，APF有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，前者用的多;并聯(lián)有源濾波器主要是治理電流諧波，串聯(lián)有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問題。有源濾波器同無源濾波器比較，治理效果好，主要可以同時(shí)濾除多次及高次諧波，不會引起諧振，但是價(jià)位相對高。如圖 2所示為有源濾波結(jié)構(gòu)圖。
圖2 有源濾波器結(jié)構(gòu)圖
優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：可動態(tài)濾除各次諧波，對系統(tǒng)內(nèi)的諧波能夠完全吸收;不會產(chǎn)生諧振。通帶內(nèi)的信號不僅沒有能量損耗，而且還可以放大，負(fù)載效應(yīng)不明顯，多級相聯(lián)時(shí)相互影響很小，利用級聯(lián)的簡單方法很容易構(gòu)成高階濾波器，并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽。
缺點(diǎn)：通帶范圍受有源器件的帶寬限制，需要直流電源供電，可靠性不如無源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場合不適用。
應(yīng)用
有源濾波器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和機(jī)關(guān)團(tuán)體的配電網(wǎng)中，如：電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機(jī)場/港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。根據(jù)應(yīng)用對象不同，HTAPF-I型有源電力濾波器的應(yīng)用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增長設(shè)備壽命減少設(shè)備損壞等作用。
通信行業(yè);
半導(dǎo)體行業(yè);
汽車制造業(yè);
直流電機(jī)諧波治理;
醫(yī)院系統(tǒng);
劇場和體育館。
三、有源濾波和無源濾波的對比
工作原理
無源濾波器由LC等被動元件組成，將其設(shè)計(jì)為某頻率下極低阻抗，對相應(yīng)頻率諧波電流進(jìn)行分流，其行為模式為提供被動式諧波電流旁路通道;而有源濾波器由電力電子元件和DSP等構(gòu)成的電能變換設(shè)備，檢測負(fù)載諧波電流并主動提供對應(yīng)的補(bǔ)償電流，補(bǔ)償后的源電流幾乎為純正弦波，其行為模式為主動式電流源輸出。
阻抗影響
無源濾波器受系統(tǒng)阻抗影響嚴(yán)重，存在諧波放大和共振的危險(xiǎn);而有源濾波不受影響。
頻率影響
無源濾波器諧振點(diǎn)偏移，效果降低;有源濾波器不受影響。
負(fù)載影響
無源濾波器可能因?yàn)槌d而損壞;有源濾波器無損壞之危險(xiǎn)，諧波量大于補(bǔ)償能力時(shí)，僅發(fā)生補(bǔ)償效果不足而已。無源濾波器補(bǔ)償效果隨著負(fù)載的變化而變化;有源濾波器不受負(fù)載變化影響。
設(shè)備造價(jià)
無源濾波器較低;有源濾波器太高。
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