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,。

　　圖1  無源濾波原理圖

　　優(yōu)缺點

　　優(yōu)點：無源濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉,、運行可靠性較高,、運行費用較低。

　　缺點：通帶內(nèi)的信號有能量損耗,，負(fù)載效應(yīng)比較明顯,，使用電感元件時容易引起電磁感應(yīng)，當(dāng)電感L較大時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位的優(yōu)點，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)行補償。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(yīng)用可克服LC無源濾波器等傳統(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,。

　　三相電路瞬時無功功率理論是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，主要可以同時濾除多次及高次諧波,，不會引起諧振,，但是價位相對高。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

　　優(yōu)點：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：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),、機場/港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機構(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。

　　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,；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(fù)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(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

　　無源濾波器較低；有源濾波器太高,。

　　四,、E6500在諧波處理上的應(yīng)用

　　諧波危害已經(jīng)不言而喻了，例如增加電力設(shè)施負(fù)荷,，降低系統(tǒng)功率因數(shù),，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的有效容量和效率,，造成設(shè)備浪費,、線路浪費和電能損失；引起無功補償電容器諧振和諧波電流放大,，導(dǎo)致電容器組因過電流或過電壓而損壞或無法投入運行……等等,。

　　圖 3  E6500諧波實測圖

　　既然諧波出現(xiàn)了，那我們就要想辦法將它濾除掉,，但是前提是我們可以準(zhǔn)確的測量諧波,。致遠(yuǎn)電子E6500電能質(zhì)量分析儀采用抗混疊核心技術(shù)，每通道都配備單獨的抗混疊濾波器,，即二階有源濾波器,，在正常量程范圍內(nèi)截止頻率是14KHz，在滿量程范圍內(nèi)截止頻率是22KHz,，完全符合電能質(zhì)量輸入信號范圍（最高10KHz）,，從而在硬件上保證了測量計算的準(zhǔn)確性。

　　圖 4  諧波測量分析圖

　　在測量現(xiàn)場可能存在許多高頻干擾,，例如電源信號,、無線電信號等均可能會引入高頻干擾輸入，從而引起頻率混疊現(xiàn)象,。如果沒有進(jìn)行混疊處理,，就會出現(xiàn)錯誤。比如圖3第一幅圖是沒有進(jìn)行混疊處理,，諧波分析結(jié)果是7次諧波超標(biāo),，這個是錯誤的；

　　唯一可靠的方法是在對信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之前做抗混疊處理,，保證測量結(jié)果的正確性,。比如圖3第二幅圖進(jìn)行了混疊處理，諧波分析結(jié)果是9次諧波超標(biāo),，跟原始信號分析結(jié)果一致,。