Bezüglich des Netzanschlusses aktiver Filter lassen sich zwei grundlegende Konfigurationen unterscheiden: die Parallelschaltung und die Reihenschaltung. Zusätzlich gibt es auch hybride bzw. kombinierte Konfigurationen.
Parallelschaltung
In der Parallelschaltung, die auch als Parallel- oder Shunt-Konfiguration bezeichnet wird, wird der aktive Filter parallel zur Last als Stromquelle angeschlossen. Diese Konfiguration ist sowohl die einfachste als auch die am häufigsten verwendete. Bei dieser Anordnung können, die im Rahmen der Lastabnahme entstehenden Anteile an Verschiebungs- und Verzerrungsblindleistung durch den vom aktiven Filter parallel zum Netzstrom der Quelle eingespeisten Kompensationsstrom reduziert werden.
Die nachfolgende Abbildung veranschaulicht dieses grundlegende Anschlussschema:
Abbildung 1 – Standardkonfiguration der Parallelschaltung mit direkt angeschlossenem Aktiven Filter
In der Parallelschaltung eignen sich aktive Filter besonders zur Korrektur des Leistungsfaktors und zur Reduzierung von Oberschwingungen. Sie können auch zur Minderung von Schieflast eingesetzt werden (Lastsymmetrierung). In begrenztem Rahmen lässt sich diese Konfiguration auch zur Verringerung von Flicker, der durch schnelle Spannungsänderungen entsteht, verwenden. Da das aktive Filter den Kondensator im Zwischenkreis CDC, als Energiequelle nutzt, kann es ohne zusätzliche Zufuhr von Wirkleistung nur induktive oder kapazitive Ströme ins Versorgungsnetz einspeisen (siehe Artikel zum Funktionsprinzip aktiver Filter) und damit nur indirekt Einfluss auf Spannungsänderungseffekte nehmen (wie z.B. Flicker).
Serienschaltung
In der Serien-Konfiguration wird das Filter über einen Koppeltransformator in Reihe mit der Last geschaltet. Die vom aktiven Filter auf Basis des gemessenen Laststroms generierten Blindströme IComp werden durch den Blindwiderstand/Reaktanz des Koppeltransformators zu einer Wirkspannung gewandelt (Wirkspannung = Blindstrom * Blindwiderstand/Reaktanz). Das aktive Filter wirkt in dieser Konfiguration als Wirkspannungsquelle.
Die nachfolgende Abbildung veranschaulicht dieses Anschlussschema:
Abbildung 2 – Schema Anschluss Serien-Konfiguration
Entsprechend der Abbildung der Reihenschaltung wird das aktive Filter ohne zusätzliche Wirkstromquelle vor allem zur Kompensation von langsamen und schnellen Spannungsänderungen und damit auch von Flicker eingesetzt. Im Gegensatz zur Parallelschaltung geschieht dies ohne Beeinflussung des Leistungsfaktors. Zusätzlich können Über- und Unterspannungen durch gezieltes Anheben und Absenken der Kompensationsspannung U´Comp über die Bereitstellung von kapazitivem oder induktivem Blindstrom IComp entsprechend des Bedarfs eingestellt werden. Der netzseitig wirksame Kompensationsstrom I´comp ist damit ebenfalls gerichtet und entlastet die Quelle.
Bei Verwendung einer zusätzlichen externen Wirkstromquelle ist das aktive Filter darüber hinaus in der Lage, Spannungseinbrüche bis hin zum kompletten Spannungsausfall innerhalb bestimmter Grenzen zu kompensieren.
Zu beachten ist, dass sich bei dieser Anordnung die Impedanz des Versorgungsnetzes durch den in Reihe geschalteten Koppeltransformator (wirkend als Längsdrossel) erhöht und damit gleichzeitig die Kurzschlussleistung verringert. Die Reduzierung der Kurzschlussleistung ist bei der Planung unbedingt zu berücksichtigen.
Hybride Konfigurationen
Neben den beiden klassischen Anschlussarten sind in der Praxis eine Vielzahl von Hybridkonfigurationen anzutreffen. Insbesondere Varianten mit Koppeltransformatoren oder Anpasstransformatoren sowie verschiedene Kombinationen zur Erfüllung bestimmter vorliegender Netzanforderungen.
Eine besondere Variante ist in der folgenden Abbildung hervorgehoben:
Abbildung 3 – Indirekte Parallelkonfiguration mit Koppeltransformator
Diese Konfiguration, bei der das aktive Filter indirekt über einen Koppeltransformator parallel zum Versorgungsnetz geschaltet wird, reduziert insbesondere das Problem der negativen Beeinflussung der Kurzschlussleistung des Versorgungsnetzes. Die Impedanz des Koppeltransformators hat keinen Einfluss auf die Gesamtimpedanz, kann aber weiterhin zur Erzeugung von U`Comp zur indirekten Kompensation von Spannungsphänomenen (Kurzzeitunterbrechungen, Flicker, …) über die Bereitstellung von Wirkstrom zur Entlastung der Quelle verwendet werden. Die gezielte Reduzierung des Laststroms erzeugt indirekt auch eine Reduzierung der Spannungsänderungen, die durch den Laststrom an der Impedanz des Netzes verursacht werden.
Neben dem Anschlusspunkt des Leistungsteils des aktiven Filters ist auch der Anschlusspunkt des Messpunktes, der den Betriebsmodus bestimmt, von besonderer Bedeutung. Mehr dazu in unserem Artikel über die Betriebsmodus aktiver Filter.