有源滤波器发展历史及现状

一、有源滤波器的发展历史

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。有源滤波器的发展历史可追溯到19世纪80年代，当时电阻、电容结合的滤波电路就已经出现。具有频率选择功能的电感、电容谐振电路可作为**简单的滤波器。

1915年美国贝尔实验室的G.A.坎贝尔和德国K.W.华格纳，分别发表了关于有源滤波器的论文，以上两位科学家被公认为滤波器的发明者。

贝尔实验室的O.J.查贝尔于1923年提出定K型、m诱导型视频参数滤波器设计方法。

德国W.考尔和美国S.达灵顿于1939年分别提出工作参数滤波器设计理论。由于许多电路和系统都要区分不同频率的信号，滤波器遂被广泛地用在通信、广播、雷达以及许多仪器和设备中。

许多复杂的多极LC滤波器也已经存在了好多年了，有许多这方面的书籍讲述这类滤波器的工作。**古老的电子滤波器形式是使用电阻和电容或者电阻和电感构建的无源模拟线性滤波器，它们分别叫做RC和RL单极滤波器。

人们也开发了一些混合滤波器，典型的例子有将模拟放大器与机械共鸣器或者延时线组合在一起。如CCD延时线这样的设备也用作离散时间滤波器。由于数字信号处理的广泛应用，有源数字滤波器已经变得常见。

元器件及集成技术的进展，促进了有源滤波器的迅速升级。电路结构和设计的创新，RC有源滤波器虽也已能混合集成，但高质量RC有源滤波器的完全集成仍没解决。主要困难是不能在芯片上直接集成高精度的电阻和电容元件，且大电阻和大电容所占芯片面积太大。开关电容滤波器为解决这一课题开辟了道路，实现了全集成化；但它属于离散时间模拟滤波器，且有工作频段低等问题有待改进。一种在集成滤波器中实现**电阻的方案，是利用MOS管的线性（即非饱和）区特性充任模拟电阻，这是一种受栅极电压控制的压控电阻，故可用片外（即该芯片以外）的参考值，诸如晶体时钟或外部RC元件，配合片内控制电路来**调整电路的时间常数。这是一种很有发展前景的方案。还有一种用跨导型运算放大器（OTA）和电容C组成的有源滤波器，也是很有希望的全集成方案。

二、有源滤波器的现状

我国国内使用的有源滤波器，在2000年前基本采用进口德国和美国品牌，产品价格非常高昂。随着电力电子技术和控制技术的进步，国产有源滤波器已取得实质性的进步，已经在各种重大项目上的代替的进口产品，仅2012年，国产有源滤波器产品的销售额已经超过进口品牌5倍之多，其中上海科菲勒以及天津万高的销售额更是占据了国产中的半壁江山，并在超过5000A的项目中屡有斩获，于此同时，利思、双电、英那士等新兴厂家也在不断冲击着市场，有源电力滤波器APF以其巨大的技术优势、强大功能、逐渐下降的价格，必将**终取代传统无源型滤波器PF。

在APF的发展过程中，模块化的有源滤波设备以其体积小，安装方便，集成化程度高，工作稳定，扩容方便等优点慢慢取代了传统的柜式APF，在艾普瑞斯、深圳盛弘等模块化行业领头羊的带领下，国产品牌天津万高、上海科菲勒、上海双电也纷纷在2012年推出了模块化产品，进口品牌施耐德也与艾普瑞斯达成战略合作，拥有了模块化产品，在未来的5年中，模块化的有源滤波APF与静止无功发生器SVG的组合必将成为电能质量行业中有力的解决方案，并被市场广泛的认可。