任何一個電子系統(tǒng)都具有自己的頻帶寬度(對信號最高頻率的限制),頻率特性反映出了電子系統(tǒng)的基本特點。而濾波器,則是根據(jù)電路參數(shù)對電路頻帶寬度的影響而設計出來的工程應用電路。大家都知道濾波器種類很多,而有源和無源濾波器的區(qū)別我們最簡單的分別辦法是看看是否需要電源,在作用上最大的區(qū)別在于有源濾波器可以有增益,無源濾波器無增益是衰減的。
有源濾波器之所以稱為有源,顧名思義該裝置需要提供電源(用以補償主電路的諧波),其應用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法的缺點(傳統(tǒng)的只能固定補償),實現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補償,而且可以既補諧波又補無功。
無源濾波器由LC等被動元件組成,將其設計為某頻率下極低阻抗,對相應頻率諧波電流進行分流,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)成的電能變換設備,檢測負載諧波電流并主動提供對應的補償電流,補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。
有源和無源濾波器的區(qū)別---濾波原理不同
有源濾波(APF)與無源濾波(FC)在濾波原理上是不同的,無源濾波主要是利用阻容元器件的LC諧振特性,對系統(tǒng)中的某一特定頻率形成一個低阻通道,這個低阻通道與系統(tǒng)阻抗形成并聯(lián)分流關系,讓諧波成份從濾波系統(tǒng)中流過。也就是說無源濾波器是利用電容器和電抗器形成LC諧振回路對電網(wǎng)系統(tǒng)中某一次或幾次諧波進行濾波,從而達到對系統(tǒng)濾波的作用。
有源濾波APF則是利用現(xiàn)代電力電子器件主動產(chǎn)生一個與系統(tǒng)諧波大小相等相位相反的諧波,以“抵消”系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波。概括地說FC屬于并聯(lián)分流,APF是主動抵消。
有源和無源濾波器的區(qū)別--功耗的區(qū)別
無源濾波器由于電阻以及電感的阻抗存在,功耗在同等情況下還是比有源濾波器要高一些,而且電路的延遲要要大一些。有源濾波器的功耗相對而言會小很多,而且在通帶內(nèi)不會有衰減,而通過設定濾波器的Q值,可以改變放大倍數(shù)。一般的模擬低通濾波器用的很多用ButterWorth類型的有源濾波器,效果還是很好的。但是問題還是隨之而來,帶寬一般能提升,而且受到電路所選擇的運放限制,一旦超過運放頻率特性范圍,電路就很容易自激振蕩,輸出的就全部是噪聲了。
有源和無源濾波器的區(qū)別--應用領域的區(qū)別
無源濾波電路的結(jié)構(gòu)簡單,易于設計,但它的通帶放大倍數(shù)及其截止頻率都隨負載而變化,因而不適用于信號處理要求高的場合。無源濾波電路通常用在功率電路中,比如直流電源整流后的濾波,或者大電流負載時采用LC(電感、電容)電路濾波。
有源濾波電路的負載不影響濾波特性,因此常用于信號處理要求高的場合。有源濾波電路一般由RC網(wǎng)絡和集成運放組成,因而必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用,同時還可以進行放大。但電路的組成和設計也較復雜。
有源濾波電路不適用于高電壓大電流的場合,只適用于信號處理。
1.有源濾波容量單套不超過100KVA,無源濾波則無此限制。
2.有源濾波在提供濾波時,不能或很少提供無功功率補償,因為要占容量;而無源濾波則同時提供無功功率補償。
3.有源濾波目前最高適用電網(wǎng)電壓不超過450V,而低壓無源濾波最高適用電網(wǎng)電壓可達3000V。
4.無源濾波由于其價格優(yōu)勢、且不受硬件限制,廣泛用于電力、油田、鋼鐵、冶金、煤礦、石化、造船、汽車、電鐵、新能源等行業(yè);有源濾波器因無法解決的硬件問題,在大容量場合無法使用,適用于電信、醫(yī)院等用電功率較小且諧波頻率較高的單位,優(yōu)于無源濾波。
有源無源濾波器優(yōu)缺點-----有源濾波反映動作迅速、價格高
有源濾波自身就是諧波源。其依靠電力電子裝置,在檢測到系統(tǒng)諧波的同時產(chǎn)生一組和系統(tǒng)幅值相等,相位相反的諧波向量,這樣可以抵消掉系統(tǒng)諧波,使其成為正弦波形。有源濾波除了濾除諧波外,同時還可以動態(tài)補償無功功率。其優(yōu)點是反映動作迅速,濾除諧波可達到95%以上,補償無功細致。
有源濾波器同無源濾波器比較,治理效果好,主要可以同時濾除多次及高次諧波,不會引起諧振。
有源濾波器缺點為價格高,容量小。由于目前國際上大容量硅閥技術還不成熟,所以當前常見的有源濾波容量不超過600千瓦。其運行可靠性也不及無源。
一般低頻信號濾波還是可以用普通運放,但是信號的頻率一旦增大了,尤其是信號達到MHz,這個時候普通的運放還是很難達到要求,就需要選擇高速運放,但是高速運放的價格確實很貴的。一旦在有源濾波器中加入高成本的高速運放就大大的增加了成本。
有源無源濾波器優(yōu)缺點-----無源濾波成本低、諧波濾除率低
一般無源濾波指通過電感和電容的匹配對某次諧波并聯(lián)低阻(調(diào)諧濾波)狀態(tài),給某次諧波電流構(gòu)成一個低阻態(tài)通路。這樣諧波電流就不會流入系統(tǒng)。無源濾波的優(yōu)點為成本低,運行穩(wěn)定,技術相對成熟,容量大。缺點為諧波濾除率一般只有80%,對基波的無功補償也是一定的。目前在容量大且要求補償細致的地方一般使用有源加無源混合型,即無源進行大容量的濾波補償,有源進行微調(diào)。
無源濾波器的通帶變化還會受到輸入電阻和輸出電阻的影響,也就是輸入端信號源的內(nèi)阻會對濾波器網(wǎng)絡有影響,其次負載的變化也對濾波網(wǎng)絡有影響,因此在設計的時候要考慮這一點。
阻抗影響
無源濾波器受系統(tǒng)阻抗影響嚴重,存在諧波放大和共振的危險;而有源濾波不受影響。
頻率影響
無源濾波器諧振點偏移,效果降低;有源濾波器不受影響。
負載影響
無源濾波器可能因為超載而損壞;有源濾波器無損壞之危險,諧波量大于補償能力時,僅發(fā)生補償效果不足而已。無源濾波器補償效果隨著負載的變化而變化;有源濾波器不受負載變化影響。
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