Leistungsfaktorkorrekturfilter
Eine aktive oder passive Leistungsfaktorkorrektur (englisch Power Factor Correction oder Power Factor Compensation, abgekürzt LFK beziehungsweise PFC) ist ein spezieller Filter, der vor allem bei Netzteilen ab bestimmter Leistung, wie beispielsweise bei Computernetzteilen, eingesetzt wird, um den Anteil an störenden Oberschwingung zu minimieren und den Leistungsfaktor möglichst nahe 1 zu bringen.
Bei nichtlinearen Verbrauchern, wie es unter anderem Gleichrichter mit nachfolgender Glättung in den Netzteilen darstellen, treten bei sinusförmiger Spannungsversorgung phasenverschobene und nicht sinusförmige Eingangsströme auf. Diese Ströme setzen sich aus einer Summe höherfrequenter Anteile (Oberschwingungen) zusammen, welche in den Stromversorgungsnetzen und anderen elektrischen Geräten Störungen verursachen können. In Drehstromnetzen können unter Umständen sogar unzulässig hohe Strombelastungen einzelner Leiter, insbesondere des Neutralleiters, entstehen. Daher ist es notwendig, den Stromverlauf möglichst sinusförmig zu gestalten und den Blindstromanteil zu minimieren.
Zu diesem Zweck gibt es mehrere Möglichkeiten:
- Passive Oberschwingungsfilter. Diese Filter werden als Netzfilter bezeichnet und sind einfach herzustellen. Sie bestehen überwiegend aus Induktivitäten und Kondensatoren. Passive Filter erzielen relativ gute Ergebnisse und werden meist nur bei kleinen Leistungen (bis ca. 200 Watt) eingesetzt.
- Aktive Oberschwingungsfilter. Diese Filter sind schaltungstechnisch aufwändiger, erzielen allerdings eine sehr gute Leistungsfaktorkorrektur. Dabei wird von der Filterschaltung der Momentanwert der Netzwechselspannung gemessen und hinter dem Gleichrichter ohne Glättungskondensator ein betragsmäßig proportionaler Strom näherungsweise gebildet. Meist sind diese Filter als so genannte Hochsetzsteller ausgeführt, welche zwischen Gleichrichter und den nachgeschaltenen Glättungskondensator geschaltet sind. Als Nebeneffekt erzielt man mit diesen Verfahren so genannte Weitbereichnetzteile, welche ohne Umschaltung auch bei höheren Leistungen mit Netzspannungen von ca. 90V bis 250V arbeiten können. Dies ist von Vorteil, da nicht alle Länder die gleichen Netzspannungen haben.
Hinweise
- Die Leistungsfaktorkorrektur bezieht sich auf nichtlineare Verbraucher und schließt eine Kompensation der Blindleistung ein.
- Der Begriff der Blindleistungskompensation wird bei linearen Verbrauchern an sinusförmigen Spannungsquellen benutzt und beschreibt Lösungen zur Phasenkorrektur bezüglich der Grundschwingung. Das Ziel ist hierbei ebenfalls, den gesamten Leistungsfaktor zu verbessern.
- Bei nichtlinearen Verbrauchern lässt sich kein einziger Leistungsfaktor angeben, da hierbei die so genannte Verzerrungsblindleistung über die Oberschwingungen verteilt ist.
- Am 1. Januar 2001 trat eine EMV-Norm in Kraft, die Vorschriften über das zulässige Störspektrum für elektronische Netzteile ab 75 Watt festlegt.