Aktives Filter

Aktive Filter werden in industriellen, gewerblichen und Versorgungsnetzen eingesetzt, um die Netzqualität zu verbessern, indem sie die durch nichtlineare Lasten wie Frequenzumrichter, USV-Anlagen und Schweißgeräte verursachte Oberschwingungsverzerrung reduzieren. Sie werden durch Nennspannung, Kompensationskapazität, Oberschwingungsordnungsbereich und Ansprechzeit spezifiziert. Die Qualitätsstufen unterscheiden sich in Schaltfrequenz, Komplexität des Regelalgorithmus, Kühlmethode und Zuverlässigkeitskomponenten (z. B. IGBT-Module, Kondensatoren).

Typische Niederspannungsgeräte sind für 380–690 V AC (IEC 60038) und Phasenkompensationsströme von 25–600 A ausgelegt. Sie können Oberschwingungen von der 2. bis zur 50. Ordnung (IEEE 519) kompensieren, eine stufenlos einstellbare Blindleistungskompensation von 0–100 % bieten und eine Gesamtharmonische Verzerrung (THD) von weniger als 5 % nach der Kompensation erreichen. Die dynamische Ansprechzeit liegt unter 100 Mikrosekunden, die Schaltfrequenz zwischen 10 und 20 kHz. Der Wirkungsgrad übersteigt 97 % bei Volllast, und die Geräte können 120 % Überlast für eine Minute bewältigen. Der Betriebstemperaturbereich beträgt -10 bis +50 °C mit Leistungsminderung über 40 °C, die Kühlung erfolgt durch Zwangsbelüftung mit Temperaturregelung. Die Schutzart des Gehäuses reicht von IP54 bis IP65 (IEC 60529). Zu den Kommunikationsschnittstellen gehören RS485 und Modbus (IEC 61158).

Zu den wichtigsten Komponenten gehören IGBT-Module (z. B. Infineon FF400R07A01E3), Elektrolytkondensatoren (z. B. EPCOS B43508), ein DSP-Controller (z. B. TI TMS320F28335), Stromwandler (z. B. 1000:1 Genauigkeitsklasse 0,5), ein Aluminiumkühlkörper mit Zwangsbelüftung und ein verzinktes Stahlgehäuse (IP54).

Relevante Normen umfassen IEC 61000-3-4, IEC 61000-3-12, IEEE 519-2014, GB/T 14549-1993 und EN 50178. Überprüfen Sie vor dem Kauf modellspezifische Werte und Normen mit dem Hersteller oder Lieferanten.

Das APF überwacht kontinuierlich den Laststrom mit Stromwandlern, extrahiert die Oberschwingungs- und Blindanteile mittels digitaler Signalverarbeitung (DSP) und erzeugt mit einem PWM-gesteuerten Wechselrichter einen gleich großen, entgegengesetzten Kompensationsstrom. Dieser eingespeiste Strom hebt die unerwünschten Anteile am Verknüpfungspunkt auf, was zu einem nahezu sinusförmigen Netzstrom führt.