Leistungsfaktorkorrektur in Echtzeit und aktive Leistungsfaktorkorrektur

Obwohl die Begriffe manchmal synonym verwendet werden, gibt es einen wesentlichen konzeptionellen Unterschied zwischen Leistungsfaktorkorrektur in Echtzeit Und Aktive Leistungsfaktorkorrektur .

1. Leistungsfaktorkorrektur (PFC) in Echtzeit

Dies ist eine Funktionsbeschreibung. Sie beschreibt alle Leistungsfaktorkorrektursystem das seine Kompensation dynamisch an Laständerungen anpassen kann.

• Ziel: Die Aufrechterhaltung einer Leistungsfaktor Der Wert sollte jederzeit so nahe wie möglich bei 1,0 (Einheit) liegen, unabhängig davon, wie sich die elektrische Last ändert.

• Funktionsweise: Ein Controller überwacht kontinuierlich den Leistungsfaktor des Systems (genauer gesagt die Blindleistung – kVAr). Anschließend schaltet er in Echtzeit Kompensationsgeräte (wie Kondensatorbatterien) in den Stromkreis ein und aus, um die Blindleistung genau auf die momentan von der Last benötigte Menge abzustimmen.

• Schlüsseltechnologie: Verwendet typischerweise Thyristor-geschaltete Kondensatoren (TSC) oder, häufiger, Kondensatorbänke mit Schützschaltern. Die „Echtzeit“-Fähigkeit ergibt sich aus dem schnellen Schalten dieser Komponenten basierend auf den Befehlen des Controllers.

• Analogie: Stellen Sie sich einen Thermostat und eine Klimaanlage vor. Der Thermostat (Regler) misst die Temperatur (Leistungsfaktor) und schaltet die Klimaanlage (Kondensatoren) je nach Bedarf ein oder aus, um die eingestellte Temperatur zu halten. Er ist reaktiv und diskret.

Vorteile:

• Äußerst effektiv für große, variable Industrielasten (z. B. Fabriken mit großen Motoren, die ein- und ausgeschaltet werden).

• Kostengünstiger als aktive PFC für Hochleistungsanwendungen.

• Preuces Leistungsfaktor-Strafgebühren von Versorgungsunternehmen.

Nachteile:

• Kann nur eine schrittweise, nicht vollkommen gleichmäßige Korrektur ermöglichen.

• Es besteht die Gefahr, dass es aufgrund der im Netzwerk bereits vorhandenen harmonischen Verzerrungen zu einer Systemresonanz kommt.

• Kann durch Schaltvorgänge anfällig für Verschleiß sein.

2. Aktive Leistungsfaktorkorrektur (Active PFC)

Dies ist eine technische Konstruktionsbeschreibung. Sie bezieht sich auf eine bestimmte Methode zur Leistungsfaktorkorrektur Verwendung aktiver Schaltelektronik (wie IGBTs) anstelle von ausschließlich passiven Komponenten (wie Kondensatoren).

• Ziel: Eine elektrische Last (oft ein einzelnes Gerät) dazu zu bringen, gegenüber dem Stromnetz einen Widerstand zu erzeugen und dadurch einen Leistungsfaktor nahe Eins zu erreichen.

• So funktioniert es: Ein Aktive PFC Die Schaltung ist in ein Gerät (z. B. ein Netzteil) eingebaut. Sie verwendet einen mikroprozessorgesteuerten Aufwärtswandler. Diese Schaltung formt den Eingangsstrom aktiv zu einer perfekten Sinuswelle, die in Phase mit der Eingangsspannung ist. Dies geschieht durch kontinuierliche Stromaufnahme über den gesamten Wechselstromzyklus.

• Schlüsseltechnologie: Ein Schaltnetzteil (SMPS) mit:

  • Controller-IC

  • Induktivitäten

  • Leistungshalbleiter (MOSFETs, IGBTs)

  • Fast-Recovery-Dioden

  • Kondensatoren

• Analogie: Stellen Sie sich einen begabten Künstler (die aktive PFC-Schaltung) vor, der ein verzerrtes Bild (die verzerrte Stromaufnahme) perfekt in eine perfekte Kopie des Originals (die Sinuswelle der Spannung) umwandeln kann. Dies geschieht proaktiv und kontinuierlich.

Vorteile:

• Bietet einen nahezu perfekten Leistungsfaktor (oft >0,99).

• Reduziert die gesamte harmonische Verzerrung (THDi) im Strom drastisch.

• Bietet eine stabile DC-Busspannung für das Gerät.

• Funktioniert über einen weiten Eingangsspannungsbereich.

• Immun gegen Resonanzprobleme, da es nicht auf passiven LC-Netzwerken basiert.

Nachteile:

• Erhöht die Kosten und Komplexität einzelner Geräte.

• Primär auf Geräteebene implementiert, nicht für ganze Gebäude.

Wie sie zusammenarbeiten

Das Schöne an modernen elektrischen Systemen ist, dass diese beiden Technologien von unterschiedlichen Enden aus zusammenarbeiten:

1. Geräteebene (Problemquelle): Nichtlineare Geräte wie Computerserver, VFDs und LED-Leuchten hatten traditionell schlechte Leistungsfaktoren und erzeugten Oberwellen. Aktive PFC ist mittlerweile in vielen Regionen (z. B. Norm EN 61000-3-2) für neue Geräte vorgeschrieben. Dadurch wird das Problem an der Quelle gelöst.

2. Systemebene (Aufräumen): Auch mit Aktive PFC In manchen Geräten einer großen Industrieanlage sind noch ältere Geräte, massive Motoren und andere Lasten verbaut, die einen schlechten, variablen Leistungsfaktor erzeugen. Am Haupteingang wird ein Echtzeit-PFC-System (eine Kondensatorbank) installiert, um den Gesamtleistungsfaktor der gesamten Anlage zu korrigieren und so Energieverschwendung und Kostensenkungen zu minimieren.

Also,

• Aktive PFC ist eine Technologie, die in Geräten eingesetzt wird, um diese effizienter zu machen.

• Echtzeit-PFC ist eine Funktion, die von einem System ausgeführt wird, um ein ganzes Gebäude oder eine ganze Anlage effizient zu machen.