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VFDシステム向け高調波対策ソリューションECファン用高調波ソリューション中周波炉用高調波ソリューションモーター保護ソリューションEMC/RFI製品負荷テストのソリューションVFDシステム用ブレーキソリューション航空宇宙および軍事用電源系統連系ソリューション電気めっき用変圧器
パワーエレクトロニクス技術の広範な応用に伴い、電力網における非線形負荷の割合は日々増加しています。これにより、高調波汚染が電力品質、機器の安全性、およびシステムの安定運用に影響を与える重要な問題となっています。
高調波抑制の目的は、電力システム内の非線形負荷によって生成される高調波電流と電圧を除去または抑制し、電源供給が国家規格に準拠し、機器の寿命を延ばすことです。以下では、高調波の危険性、主流の高調波抑制ソリューション、異なるソリューションの比較、および実装に関する推奨事項の4つの側面から詳細に説明します。
負荷側の高調波電流は、変流器（CT）を介してリアルタイムで収集されます。コントローラは、高調波と逆位相で振幅が等しい補償電流を計算・生成し、電力網に注入して高調波を打ち消します。これにより、0～2 kHzの範囲内の任意の次数の高調波を動的に補償し、THDiを5%未満に低減します。
| 利点 | 欠点 |
|---|---|
| 完全な高調波抑制、さまざまな次数の高調波を同時にフィルタリング可能、複雑で変動する負荷シナリオに適応 | コストが高い |
| 応答時間が速く、100 μs未満で補償が完了、動的に変化する高調波の追跡が可能 | パワーエレクトロニクス部品に依存するため、パッシブフィルタと比較して故障率が高い |
| 無効電力補償機能と三相平衡機能を備え、全体的な電力品質を向上 | 設置と試運転が複雑で、現場の高調波データに基づいてパラメータを設定する専門家が必要 |
病院のMRI装置、電子機器製造工場の単結晶炉、データセンター、またはVFDが密集して設置された自動生産ラインなど、高精度・高信頼性が求められる用途に適しています。
Sikes社の該当製品シリーズ：APF アクティブパワーフィルタ
ラインリアクトルは可変周波数ドライブ（VFD）の入力側に直列に接続されます。電源側のインピーダンスを増加させることで、整流回路によって生成される高調波電流を抑制し、また、グリッド電圧の急激な変化がVFDに与える影響を緩和します。通常、インピーダンス率3%～5%のリアクトルを使用することで、入力電流の全高調波歪み（THDi）を約35%から約20%に低減できます。
| 利点 | 欠点 |
|---|---|
| シンプルな構造、コスト効率が良い | 5次や7次などの低次高調波のみを抑制。高周波高調波の抑制効果は限定的 |
| 設置が容易で、追加の試運転は不要。入力回路に直接直列接続可能 | 高調波を完全に除去できず、THDiを10%～20%に低減するのみ。高精度アプリケーションの要件を満たすことが困難 |
| 無効電力補償を提供し、入力側力率を0.9以上に改善 | 一定の電圧降下を生じ、全負荷時に約3%～5%の電圧損失が発生。系統マージンを考慮する必要がある。 |
軽度の高調波汚染を伴う小中負荷シナリオに適しています。例えば、ファンやポンプ用の汎用VFDシステム、または複雑なシナリオにおける前処理段階として使用されます。
Sikesの対応する製品シリーズ：ACL入力フィルタ
リアクトルとコンデンサで構成される同調回路は、特定の高調波次数に対して低インピーダンス経路を提供し、高調波電流を電力網ではなくフィルタ分岐に導きます。一般的な構成は5次および7次同調フィルタであり、それぞれ対応する高調波次数を除去できます。
| 利点 | 欠点 |
|---|---|
| 選択性が高く、特定の高調波次数に対して90%を超える抑制効率 | プリセットされた高調波次数のみをフィルタリングし、非特性高調波に対する抑制性能が低い |
| 安定動作、アクティブ部品なし、低故障率、10年以上の耐用年数 | 電力系統との共振が発生しやすく、系統インピーダンスとフィルタパラメータの精密な計算が必要 |
| 適度なコスト、低メンテナンス要件 — 定期的な除塵と静電容量値のテストのみ必要 | 比較的大型で、配電スペースをある程度占有する |
冶金、セメントなどの産業における高出力VFDシステムなど、安定した高調波特性を持つ産業シナリオに適しています。入力リアクトルと組み合わせて使用することで、抑制性能をさらに向上させることができます。
Sikesの対応製品シリーズ：OSK 5%高調波フィルタ、OSK 10%高調波フィルタ、PHF 5%高調波フィルタ、PHF 10%高調波フィルタ、PIHF高調波フィルタ、HFI高調波フィルタ
| ソリューション | ラインリアクトル | パッシブ高調波フィルタ | アクティブ高調波フィルタ |
|---|---|---|---|
| 抑制効率 | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| 費用対効果 | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★☆☆☆☆ |
| 適用シナリオ | 中小規模の一般負荷 | 大電力固定高調波負荷 | 高精度動的負荷 |
| 設置 | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ |
| メンテナンス | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ |
| SIKESシリーズ | ACL | OSK, PIHF, PHF, HFI | APF |
