Line Harmonics Filter (Lhf Und Lhf Compact); Wirkungsweise Der Line Harmonics Filter (Lhf Und Lhf Compact) - Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch

Grundlagen und Systembeschreibung
Projektierungshinweise
Zulässige Leitungslänge zwischen Netzdrossel und Umrichter
Netzdrosseln sollten vorzugsweise unmittelbar am Eingang des Umrichters platziert werden. Aufgrund der nieder-
frequenten Vorgänge ist es aber im Einzelfall auch durchaus möglich, die Netzdrossel in größeren Abständen vom
Umrichter zu platzieren, wobei die Leitungslänge 100 m nicht überschreiten sollte. Ausnahme: Umrichter mit optionalen
Netzfiltern für die Kategorie C2 gemäß IEC 61800-3 erfordern eine unmittelbare Platzierung von Netzdrossel und
Netzfilter am Umrichtereingang (siehe auch Abschnitt „Netzfilter").
1.5.2

Line Harmonics Filter (LHF und LHF compact)

1.5.2.1

Wirkungsweise der Line Harmonics Filter (LHF und LHF compact)

Line Harmonics Filter (LHF und LHF compact) sind passive LC-Filter, die im Wesentlichen darauf abgestimmt sind, die
5. und 7. Oberschwingung im Netzstrom 6-pulsiger Gleichrichter herauszufiltern und so die Netzrückwirkungen am
Anschlusspunkt PCC auf ein deutlich niedrigeres Niveau zu reduzieren. Dadurch werden die Verträglichkeitepegel der
Norm IEC 61000-2-4:2002 / Klasse 2 eingehalten sowie die sehr niedrigen Grenzwerte der Norm IEEE 519:2014
(Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems) unter der Vorausset-
zung: Relative Kurzschlussspannung des Netzes uk ≤ 5 % bzw. relative Kurzschlussleistung des Netzes RSC ≥ 20.
Line Harmonics Filter stehen in zwei Ausführungen zur Verfügung, als LHF und LHF compact. Sie können eingesetzt
werden bei SINAMICS G130 (nur LHF) und G150 (LHF und LHF compact). Sie sind zwischen Netz und Umrichter
angeordnet. Line Harmonics Filter (LHF) bilden mit der Netzdrossel des Umrichters, die zwischen dem LHF und dem
Umrichtereingang angeordnet sein muss, einen umrichterseitigen, und mit der Induktivität des Netzes einen netz-
seitigen Saugkreis. Bei Line Harmonics Filtern compact (LHF compact) entfällt die Netzdrossel am Umrichtereingang.
Der umrichterseitige Saugkreis besteht aus dem Line Harmonics Filter und der am Umrichtereingang befindlichen
Netzdrossel mit einer bezogenen Kurzschlussspannung u
vom Umrichter erzeugten Stromoberschwingungen möglichst gut herausfiltern und somit verhindern, dass diese ins
Netz gelangen. Er hat deshalb seine Resonanzfrequenz bei der größten Oberschwingung, d. h. der 5., so dass die
5. Stromoberschwingung des Umrichters nahezu vollständig vom Filter aufgenommen wird. Die 7. Stromober-
schwingung des Umrichters wird auch noch relativ stark, die 11. und 13. noch geringfügig herausgefiltert. In der fol-
genden Abbildung zeigt die schwarze, durchgezogene Kurve die umrichterseitige Filtercharakteristik. Sie ist ein Maß
dafür, wie stark die einzelnen vom Umrichter erzeugten Stromoberschwingungen vom Line Harmonics Filter heraus-
gefiltert werden und das speisende Netz entlastet wird.
PCC
LHF bzw.
LHF compact
Netz
Netz-
induktivität
Saugkreis
Prinzipschaltbild des Line Harmonics Filters sowie umrichter- und netzseitige Filtercharakteristik (qualitative Angabe)
Die angegebenen Spektren zeigen die typischen Oberschwingungsströme sowohl auf der Umrichterseite, wo sie ent-
stehen, als auch auf der Netzseite, nachdem das Line Harmonics Filter (LHF bzw. LHF compact) die Oberschwin-
gungsströme entsprechend seiner umrichterseitigen Filtercharakteristik reduziert hat. Nähere Informationen zum Ober-
schwingungsverhalten sind im Abschnitt „Netzrückwirkungen" zu finden.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
a) Typisches Spektrum der Oberschwingungsströme
auf der Umrichterseite (Angaben in %)
SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
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= 2 % (nicht bei LHF compact). Dieser Saugkreis soll die
k
Absorptions-
vermögen d.
Saugkreises
Umrichter
Netzdrossel
U = 2%
k
(nicht bei
LHF compact)
b) Typisches Spektrum der Oberschwingungsströme
netzseitige Filter-
charakteristik
umrichterseitige
Filtercharakteristik
1 3 5 7
Ordnungszahl n der Stromoberschwingung
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
auf der Netzseite nach der Filterung (Angaben in %)
11 13