关于无源滤波器的知识学习

关于无源滤波器的知识学习

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。

目录

1、无源滤波器的基本概念

2、无源滤波器的分类

3、无源滤波器的原理

4、无源滤波器的优点及应用

5、无源滤波器和有源滤波器的区别

6、无源滤波器的发展历程

7、无源滤波器的发展情况

无源滤波器的基本概念：

无源滤波器是由无源线性器件构成的复杂电路，在信息传输中具有选频特性的无源四端网络。近代电子设备中滤波器应用十分广泛，基功能有以下几个方面。

1.1.分离信号、抑制干扰这是滤波器最广泛最基本的功能，在信息传输中滤波器能使所需频率信息顺利通过，而对不需要的频率信息(称干扰)受到很大衷减或阻塞。

1.2.阻抗变换、阻抗匹配电子设备中，经常遇到实际负载阻抗与信号源所需要负载阻抗不相等，若把它们直接连接起来将会产生信号反射，则不能得到最大功率传输，如果在它们之间插入适当设计的滤波器进行阻抗变换，能在确定频带内实现匹配。

1.3.延迟信号电子设备中，经常需要在确定频带内延迟信号或校正设备时延的不均性，都可用滤波器来完成。

无源滤波器的分类：

2.1.调谐滤波器

调谐滤波器包括单调谐滤波器和双调谐滤波器，可以滤除某一次(单调谐)或两次(双调谐)谐波，该谐波的频率称为调谐滤波器的谐振频率；

2.2.高通滤波器

高通滤波器也称为减幅滤波器，主要包括一阶高通滤波器、二阶高通滤波器、三阶高通滤波器和c型滤波器，用来大幅衰减高于某一频率的谐波，该频率称为高通滤波器的截止频率。

无源滤波器的原理：

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。

无源滤波器的优点及应用：

无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，至今仍是应用广泛的被动谐波治理方法。

无源滤波器广泛用于电力、油田、钢铁、冶金、煤矿、石化、造船、汽车、电铁、新能源等行业。

无源滤波器和有源滤波器的区别：

5.1.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；

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。

5.2.谐波处理能力

无源滤波器只能滤除固定次数的谐波，但完全可以解决系统中的谐波问题，解决企业用电过程中的实际问题，且可以达到国家电力部门的标准；有源滤波器可动态滤除各次谐波。

5.3.频率变化的影响

无源滤波器谐振点偏移，效果降低；有源滤波器不受影响。

5.4.系统阻抗变化的影响

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。

5.5.负载变化对谐波补偿效果的影响

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。

5.6.负载增加的影响

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。

5.7.设备造价

无源滤波器较低；有源滤波器太高。

5.8.应用场合对比分析

5.8.1有源滤波容量单套不超过100KVA，无源滤波则无此限制；

5.8.2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。

5.8.3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。

5.8.4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。

无源滤波器的发展历程：

1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出

现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展；到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。

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、诺基亚、施耐德、西门子为代表，国内以温州清华电子、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。

无源滤波器的发展情况：

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。