濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成分。利用濾波器的這種選頻作用，可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。換句話說，凡是可以使信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統(tǒng)都稱之為濾波器。濾波器，是對波進(jìn)行過濾的器件。
“波”是一個非常廣泛的物理概念，在電子技術(shù)領(lǐng)域，“波”被狹義地局限于特指描述各種物理量的取值隨時間起伏變化的過程。該過程通過各類傳感器的作用，被轉(zhuǎn)換為電壓或電流的時間函數(shù)，稱之為各種物理量的時間波形，或者稱之為信號。因為自變量時間是連續(xù)取值的，所以稱之為連續(xù)時間信號，又習(xí)慣地稱之為模擬信號(Analog Signal)。
濾波是信號處理中的一個重要概念，在直流穩(wěn)壓電源中濾波電路的作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數(shù)降低，波形變得比較平滑。
一、主要分類有
按所處理的信號分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種。
無源濾波器中按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通、帶阻和全通濾波器五種。
低通濾波器：它允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲；
高通濾波器：它允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量；
帶通濾波器：它允許一定頻段的信號通過，抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲；
帶阻濾波器：它抑制一定頻段內(nèi)的信號，允許該頻段以外的信號通過，又稱為陷波濾波器。
全通濾波器：全通濾波器是指在全頻帶范圍內(nèi)，信號的幅值不會改變，也就是全頻帶內(nèi)幅值增益恒等于1。一般全通濾波器用于移相，也就是說，對輸入信號的相位進(jìn)行改變，理想情況是相移與頻率成正比，相當(dāng)于一個時間延時系統(tǒng)。
按所采用的元器件分為無源和有源濾波器兩種。
根據(jù)濾波器的安放位置不同，一般分為板上濾波器和面板濾波器。
板上濾波器安裝在線路板上，如PLB、JLB系列濾波器。這種濾波器的優(yōu)點是經(jīng)濟(jì)，缺點是高頻濾波效果欠佳。其主要原因是：
1、濾波器的輸入與輸出之間沒有隔離，容易發(fā)生耦合；
2、濾波器的接地阻抗不是很低，削弱了高頻旁路效果；
3、濾波器與機(jī)箱之間的一段連線會產(chǎn)生兩種不良作用： 一個是機(jī)箱內(nèi)部空間的電磁干擾會直接感應(yīng)到這段線上，沿著電纜傳出機(jī)箱，借助電纜輻射，使濾波器失效；另一個是外界干擾在被板上濾波器濾波之前，借助這段線產(chǎn)生輻射，或直接與線路板上的電路發(fā)生耦合，造成敏感度問題；
濾波陣列板、濾波連接器等面板濾波器一般都直接安裝在屏蔽機(jī)箱的金屬面板上。由于直接安裝在金屬面板上，濾波器的輸入與輸出之間完全隔離，接地良好，電纜上的干擾在機(jī)箱端口上被濾除，因此濾波效果相當(dāng)理想。
二、濾波器的工作原理
低通濾波器
電感阻止高頻信號通過而允許低頻信號通過，電容的特性卻相反。信號能夠通過電感的濾波器、或者通過電容連接到地的濾波器對于低頻信號的衰減要比高頻信號小，稱為低通濾波器。
低通濾波器原理很簡單，它就是利用電容通高頻阻低頻、電感通低頻阻高頻的原理。對于需要截止的高頻，利用電容吸收電感、阻礙的方法不使它通過；對于需要放行的低頻，利用電容高阻、電感低阻的特點讓它通過。
高通濾波器
最簡單的高通濾波器是“一階高通濾波器”，它的的特性一般用一階線性微分方程表示，它的左邊與一階低通濾波器完全相同，僅右邊是激勵源的導(dǎo)數(shù)而不是激勵源本身。當(dāng)較低的頻率通過該系統(tǒng)時，沒有或幾乎沒有什么輸出，而當(dāng)較高的頻率通過該系統(tǒng)時，將會受到較小的衰減。
實際上，對于極高的頻率而言，電容器相當(dāng)于“短路”一樣，這些頻率，基本上都可以在電阻兩端獲得輸出。
高通濾波器除可以用元件外，還可以用LC構(gòu)成。
帶通濾波器
帶通濾波器是一種僅允許特定頻率通過，同時對其余頻率的信號進(jìn)行有效抑制的電路。由于它對信號具有選擇性，故而被廣泛地應(yīng)用現(xiàn)在電子設(shè)計中。比如RLC振蕩回路就是一個模擬帶通濾波器。帶通濾波器是指能通過某一頻率范圍內(nèi)的頻率分量、但將其他范圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器，與帶阻濾波器的概念相對。
一個理想的帶通濾波器應(yīng)該有一個完全平坦的通帶，在通帶內(nèi)沒有放大或者衰減。實際上，并不存在理想的帶通濾波器。濾波器并不能夠?qū)⑵谕l率范圍外的所有頻率完全衰減掉，尤其是在所要的通帶外還有一個被衰減但是沒有被隔離的范圍。這通常稱為濾波器的滾降現(xiàn)象，并且使用每十倍頻的衰減幅度的dB數(shù)來表示。 通常，濾波器的設(shè)計盡量保證滾降范圍越窄越好，這樣濾波器的性能就與設(shè)計更加接近。然而，隨著滾降范圍越來越小，通帶就變得不再平坦，開始出現(xiàn)“波紋”。這種現(xiàn)象在通帶的邊緣處尤其明顯，這種效應(yīng)稱為吉布斯現(xiàn)象。
三、濾波器的作用
濾波器，顧名思義，是對波進(jìn)行過濾的器件。“波”是一個非常廣 泛的物理概念，在電子技術(shù)領(lǐng)域，“波”被狹義地局限于特指描述各種物理量的取值隨時間起伏變化的過程。該過程通過各類傳感器的作用，被轉(zhuǎn)換為電壓或電流的時間函數(shù)，稱之為各種物理量的時間波形，或者稱之為信號。因為自變量時間‘是連續(xù)取值的，所以稱之為連續(xù)時間信號，又習(xí)慣地稱之為模擬信號(Analog Signal)。隨著數(shù)字式電子計算機(jī)(一般簡稱計算機(jī))技術(shù)的產(chǎn)生和飛速發(fā)展，為了便于計算機(jī)對信號進(jìn)行處理，產(chǎn)生了在抽樣定理指導(dǎo)下將連續(xù)時間信號變換成離散時間信號的完整的理論和方法。也就是說，可以只用原模擬信號在一系列離散時間坐標(biāo)點上的樣本值表達(dá)原始信號而不丟失任何信息，波、波形、信號這些概念既然表達(dá)的是客觀世界中各種物理量的變化，自然就是現(xiàn)代社會賴以生存的各種信息的載體。信息需要傳播，靠的就是波形信號的傳遞。信號在它的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)拿恳粋€環(huán)節(jié)都可能由于環(huán)境和干擾的存在而畸變，甚至是在相當(dāng)多的情況下，這種畸變還很嚴(yán)重，以致于信號及其所攜帶的信息被深深地埋在噪聲當(dāng)中了
四、濾波器的應(yīng)用
通信行業(yè)：為了滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)中心機(jī)房的運行需要，通信配電系統(tǒng)中的UPS使用容量在大幅上升。據(jù)調(diào)查，通信低壓配電系統(tǒng)主要的諧波源設(shè)備為UPS、開關(guān)電源、變頻空調(diào)等。
其產(chǎn)生的諧波含量都較高，且這些諧波源設(shè)備的位移功率因數(shù)極高。通過使用有源濾波器可以提高通信系統(tǒng)及配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，延長通信設(shè)備及電力設(shè)備的使用壽命，并且使配電系統(tǒng)更符合諧波環(huán)境的設(shè)計規(guī)范。
半導(dǎo)體行業(yè)：大多數(shù)半導(dǎo)體行業(yè)的3次諧波非常嚴(yán)重，主要是由于企業(yè)中使用了大量的單相整流設(shè)備。3次諧波屬于零序諧波，具備在中性線匯集的特點，導(dǎo)致中性線壓力過大，甚至出現(xiàn)打火現(xiàn)象，存在著極大的生產(chǎn)安全隱患。
諧波還會造成斷路器跳閘，耽誤生產(chǎn)時間。3次諧波在變壓器內(nèi)形成環(huán)流，加速了變壓器的老化。嚴(yán)重的諧波污染必然對配電系統(tǒng)中的設(shè)備使用效率和壽命造成影響。
石化行業(yè)：由于生產(chǎn)的需要，石化行業(yè)中存在著大量泵類負(fù)載，并且不少泵類負(fù)載都配有變頻器。變頻器的大量應(yīng)用使石化行業(yè)配電系統(tǒng)中的諧波含量大大增加。
目前絕大部分變頻器整流環(huán)節(jié)都是應(yīng)用6脈沖將交流轉(zhuǎn)化為直流，因此產(chǎn)生的諧波以5次、7次、11次為主。其主要危害表現(xiàn)為對電力設(shè)備的危害及在計量方面的偏差。使用有源濾波器可以很好地解決這方面的問題。
化纖行業(yè)：為大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化質(zhì)量，以及延長爐齡、節(jié)省能源，在化纖行業(yè)常用到電助熔加熱設(shè)備，借助電極把電直接送入燃料加熱的玻璃池窯中。這些設(shè)備會產(chǎn)生大量的諧波，且三相諧波的頻譜和幅值差別比較大。
鋼鐵/中頻加熱行業(yè)：鋼鐵業(yè)中常用到的中頻爐、軋機(jī)、電弧爐等設(shè)備都會對電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生重大的影響，使電容補(bǔ)償柜過載保護(hù)動作頻繁、變壓器和供電線路發(fā)熱嚴(yán)重、熔斷器頻繁熔斷等，甚至引起電壓跌落、閃變。
汽車制造業(yè)：焊機(jī)是汽車制造業(yè)中不可少的設(shè)備，由于焊機(jī)具有隨機(jī)性、快速性及沖擊性的特點，使大量使用焊機(jī)造成嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，造成焊接質(zhì)量不穩(wěn)、自動化程度高的機(jī)器人由于電壓不穩(wěn)而不能工作，無功補(bǔ)償系統(tǒng)無法正常使用等情況。
直流電機(jī)諧波治理：大型直流電機(jī)場所都需要先通過整流設(shè)備將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，由于此類工程的負(fù)載容量都較大，因此在交流側(cè)存在嚴(yán)重的諧波污染，造成電壓畸變，嚴(yán)重時會引起事故。
