GRIDCON® Active Filter
Aktive Oberschwingungsfilter für saubere Stromnetze
Modulare aktive Oberwellenfilter für jede Anwendung: Das flexible Design unserer GRIDCON® ACF X-Wire-Filter ermöglicht den Betrieb in 3-Leiter- und 4-Leiter-Anwendungen. Zur Filterung einphasiger Lasten und zum Schutz vor Neutralleiterüberlastungen ist eine für den 4-Leiter-Betrieb geeignete Konfiguration mit obligatorischem Neutralleiteranschluss erforderlich. Übliche Anwendungen liegen in 208-V- und 400-V-Netzen. In den meisten industriellen Anwendungen funktioniert eine 3-Leiter-Konfiguration am besten, da das Design für symmetrische Lasten optimiert werden kann und kein Neutralleiter berücksichtigt werden muss.
Unser Filter für Heavy-Duty-Anwendungen heißt daher GRIDCON® ACF 3-Wire und ist nur in dieser Konfiguration erhältlich. Das robuste Design ermöglicht den Einsatz in anspruchsvollsten Umgebungen, wo es zur Verbesserung der Spannungsqualität in Netzen mit Nennspannungen von 440 V, 480 V, 525 V, 600 oder 690 V eingesetzt werden kann – oder sogar zur Reduzierung von Oberschwingungen in der Mittelspannung über einen Transformator. Letzteres spielt eine entscheidende Rolle bei der Einhaltung der Netzvorschriften für Industriestandorte am Punkt der gemeinsamen Kopplung mit dem öffentlichen Netz.
GRIDCON® ACF 3-Wire-Systeme mit Flüssigkeitskühlung sind optional erhältlich.
Ihre Vorteile auf einen Blick
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Spannungsregelung ermöglicht sensorlosen Betrieb ohne Stromwandler, oft mit besseren Ergebnissen
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Automatische Einhaltung zulässiger Oberwellengrenzwerte gemäß EN 50160 / IEC 61000 / IEEE 519-Standard
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Die Breitbandfilterung verhindert eine zusätzliche Erwärmung der Geräte durch gezielte Reduzierung der Spannungsverzerrung bis zur 51. Harmonischen
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Flexibilität – Unser Portfolio bietet Lösungen für 3-Leiter- und 4-Leiter-Anwendungen, Kabeleinführung oben oder unten und direkten Anschluss an Spannungsebenen bis 690 V
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Hohe dynamische Kompensation von Blindleistung (kapazitiv und induktiv), Oberschwingungen und Flicker
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Hohe Leistungsdichte auf kleinem Raum: Bis zu 600 A in einem Schrank möglich
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Modularität ermöglicht einfache Erweiterung und Anpassung
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Verlustarm: Geringere Stromkosten durch effizientes Design und 3-Level-Technologie
Produktinformationen
Frequenzumrichter (FUs) sind in verschiedenen Branchen eine häufige Last, da sie effizienter sind und eine bessere Steuerung bieten als direkt angeschlossene Motoren. VFDs emittieren Oberschwingungsströme, die zu Verzerrungen der Netzspannung führen. Der Anteil von Oberschwingungen an einem Signal wird üblicherweise als Total Harmonic Distortion (oder kurz THD) ausgedrückt. Bei einem Frequenzumrichter mit typischer 6-Puls-Anordnung kann diese Verzerrung des Stroms 40 % übersteigen.
Aktive Filter sind die bewährte Lösung zur flexiblen und sicheren Reduzierung von Oberschwingungen. Wie funktionieren sie? Man kann sie sich als kontrollierte Stromquelle vorstellen. Störungen im Netz werden dadurch ausgeglichen, dass ein Strom genau der benötigten Frequenz und Amplitude eingespeist wird. Die Abbildungen zeigen den verzerrten Laststrom in Rot. Dies wird vom aktiven Oberwellenfilter gemessen und ein Kompensationsstrom – in Blau – mit der gleichen Amplitude, aber mit einer Phasenverschiebung von 180°, eingespeist. Der durch den Transformator fließende Netzstrom (grün) ist somit frei von Oberschwingungen. Alternativ können unsere aktiven Oberschwingungsfilter auch sensorlos – also ohne Stromwandler – auf Basis einer Spannungsmessung arbeiten. Dieser Spannungsregelungsmodus ermöglicht insbesondere die Kompensation von Netzvorverzerrungen.
Die 3-Level-Schaltung des GRIDCON® ACF basiert auf zwölf IGBTs, die konventionelle 2-Level-Ausführung hingegen besteht aus lediglich sechs. Durch die spezielle Verschaltung halbiert sich die Spannungsbelastung der Leistungshalbleiter. Dies führt einerseits zu geringeren Verlusten und ermöglicht andererseits den Einsatz in Netzen mit höherer Nennspannung.
Durch die ebenfalls höhere Zwischenkreisspannung lassen sich zudem höhere Scheitelströme generieren, was eine Voraussetzung für die Filterung von Oberschwingungen mit hoher Bandbreite ist. Ein weiterer Vorteil der 3-Level-Technologie liegt in der geringeren Welligkeit (engl. ripple) des Ausgangsstroms im Vergleich zur 2-Level-Architektur.
Aufgrund des geteilten Zwischenkreises und der höheren Anzahl an IGBTs ergibt sich ein zusätzlicher dritter Schaltzustand am Ausgang. Durch diesen lassen sich bei gleicher Schaltfrequenz die Netz- und EMV-Filter kompakter ausführen und somit Verluste reduzieren.
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Frequenzumrichter (FUs) sind in verschiedenen Branchen eine häufige Last, da sie effizienter sind und eine bessere Steuerung bieten als direkt angeschlossene Motoren. VFDs emittieren Oberschwingungsströme, die zu Verzerrungen der Netzspannung führen. Der Anteil von Oberschwingungen an einem Signal wird üblicherweise als Total Harmonic Distortion (oder kurz THD) ausgedrückt. Bei einem Frequenzumrichter mit typischer 6-Puls-Anordnung kann diese Verzerrung des Stroms 40 % übersteigen.
Aktive Filter sind die bewährte Lösung zur flexiblen und sicheren Reduzierung von Oberschwingungen. Wie funktionieren sie? Man kann sie sich als kontrollierte Stromquelle vorstellen. Störungen im Netz werden dadurch ausgeglichen, dass ein Strom genau der benötigten Frequenz und Amplitude eingespeist wird. Die Abbildungen zeigen den verzerrten Laststrom in Rot. Dies wird vom aktiven Oberwellenfilter gemessen und ein Kompensationsstrom – in Blau – mit der gleichen Amplitude, aber mit einer Phasenverschiebung von 180°, eingespeist. Der durch den Transformator fließende Netzstrom (grün) ist somit frei von Oberschwingungen. Alternativ können unsere aktiven Oberschwingungsfilter auch sensorlos – also ohne Stromwandler – auf Basis einer Spannungsmessung arbeiten. Dieser Spannungsregelungsmodus ermöglicht insbesondere die Kompensation von Netzvorverzerrungen.
Die 3-Level-Schaltung des GRIDCON® ACF basiert auf zwölf IGBTs, die konventionelle 2-Level-Ausführung hingegen besteht aus lediglich sechs. Durch die spezielle Verschaltung halbiert sich die Spannungsbelastung der Leistungshalbleiter. Dies führt einerseits zu geringeren Verlusten und ermöglicht andererseits den Einsatz in Netzen mit höherer Nennspannung.
Durch die ebenfalls höhere Zwischenkreisspannung lassen sich zudem höhere Scheitelströme generieren, was eine Voraussetzung für die Filterung von Oberschwingungen mit hoher Bandbreite ist. Ein weiterer Vorteil der 3-Level-Technologie liegt in der geringeren Welligkeit (engl. ripple) des Ausgangsstroms im Vergleich zur 2-Level-Architektur.
Aufgrund des geteilten Zwischenkreises und der höheren Anzahl an IGBTs ergibt sich ein zusätzlicher dritter Schaltzustand am Ausgang. Durch diesen lassen sich bei gleicher Schaltfrequenz die Netz- und EMV-Filter kompakter ausführen und somit Verluste reduzieren.
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