ちょっと、そこ！ 11KW VFD (可変周波数ドライブ) のサプライヤーとして、私は高調波干渉がユーザーにとっていかに大きな苦痛となるかをこの目で見てきました。高調波は基本的に、システム内の VFD やその他の電気機器の通常の動作を混乱させる可能性がある不要な電気周波数です。そこで、このブログ投稿では、11KW VFD の高調波干渉を軽減する方法に関する実践的なヒントをいくつか紹介します。
VFD の高調波干渉を理解する
解決策に入る前に、VFD で高調波干渉が発生する原因を簡単に理解しましょう。 VFD はパワー エレクトロニクスを使用して、固定周波数 AC 電力を可変周波数 AC 電力に変換します。この変換プロセス中に、高調波を生成する非線形負荷が作成されます。これらの高調波は電気システムに逆流し、変圧器、モーター、ケーブルの過熱、通信システムへの干渉、さらには保護装置のトリップなど、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。
1. ラインリアクトルを設置する
高調波干渉を低減する最も一般的かつ効果的な方法の 1 つは、ライン リアクトルを設置することです。ラインリアクトルは、VFD と電源の間に直列に接続される誘導デバイスです。電流の変化率を制限することで機能し、入力電流波形の高調波歪みを低減します。ラインリアクトルにはさまざまなサイズと定格があるため、11KW VFD に適したものを選択することが重要です。
ラインリアクトルを選択するときは、リアクトルのインピーダンスを考慮する必要があります。リアクトルのインピーダンスが高くなると高調波フィルタリングが向上しますが、システム内で電圧降下が発生する可能性もあります。したがって、高調波の低減とシステムのパフォーマンスのバランスを見つける必要があります。一般に、ほとんどの 11KW VFD アプリケーションには、インピーダンス 3% ～ 5% のライン リアクトルが適しています。
2. DC リンクチョークを使用する
高調波干渉を軽減するもう 1 つのオプションは、DC リンク チョークを使用することです。 DC リンク チョークは、VFD の DC リンクに接続される誘導デバイスです。これは、DC 電圧を平滑化し、リップル電流を低減するのに役立ち、その結果、出力電流波形の高調波成分が低減されます。
ラインリアクトルと同様に、DC リンクチョークにはさまざまなサイズと定格があります。 DC リンク チョークを選択するときは、定格電流とインダクタンス値を考慮する必要があります。インダクタンス値が高いほど、高調波フィルタリングが向上しますが、チョークのコストとサイズも増加する可能性があります。したがって、特定のアプリケーション要件に基づいて適切なインダクタンス値を選択する必要があります。
3. アクティブ高調波フィルターを採用する
アクティブ高調波フィルターは、高調波干渉を低減するためのより高度なソリューションです。これらのフィルタは、パワー エレクトロニクスと制御アルゴリズムを使用して、電気システム内の高調波電流をアクティブに打ち消します。高調波のみを吸収するパッシブ フィルターとは異なり、アクティブ高調波フィルターは、システム内のリアルタイムの高調波成分に基づいてフィルター動作を動的に調整できます。
アクティブ高調波フィルタはライン リアクトルや DC リンク チョークよりも高価ですが、より優れた高調波低減性能を提供します。これらは、病院、データセンター、産業プラントなど、厳格な高調波制限を満たす必要があるアプリケーションで特に役立ちます。深刻な高調波干渉の問題に対処している場合は、アクティブ高調波フィルターが最適な方法となる可能性があります。
4. 適切な接地と配線
適切な接地と配線は見落とされがちですが、高調波干渉を軽減するためには非常に重要です。適切な接地システムは、高調波電流が地面に流れるための低インピーダンス経路を提供し、他の電気機器との干渉の可能性を低減します。
11KW VFD を配線するときは、必ずシールド付きケーブルを使用し、電源ケーブルと制御ケーブルを分離してください。これは、異なるケーブル間の電磁干渉を軽減するのに役立ちます。また、VFD の適切な設置と動作を保証するために、製造元の配線手順に従ってください。
5. 適切な VFD モデルを選択する
高調波の生成に関しては、すべての VFD が同じように作られているわけではありません。一部の VFD モデルは、他のモデルよりも優れた高調波性能を備えて設計されています。 11KW VFD を選択する場合は、マルチパルス整流器や高度な制御アルゴリズムなどの高調波低減機能が組み込まれたモデルを探してください。
たとえば、一部の VFD は、標準の 6 パルス整流器の代わりに 12 パルスまたは 18 パルス整流器を使用します。これらのマルチパルス整流器は、入力電流波形の高調波成分を大幅に低減できます。さらに、一部の VFD には、スイッチング周波数をアクティブに調整して高調波の発生を低減できる高度な制御アルゴリズムが搭載されています。
6. 定期的なメンテナンスと監視
最適なパフォーマンスを確保し、高調波干渉を軽減するには、11KW VFD の定期的なメンテナンスと監視が不可欠です。過熱やその他の問題の原因となる可能性のあるコンポーネントにほこりや破片が蓄積しないように、定期的に VFD を清掃してください。
電力品質アナライザーを使用して電気システム内の高調波成分を監視すると、高調波の問題を早期に検出して診断するのにも役立ちます。高調波レベルを定期的にチェックすることで、高調波干渉による機器への損傷を防ぐための予防措置を講じることができます。
結論
11KW VFD の高調波干渉を軽減することは、万能の解決策ではありません。これには、ラインリアクトルの設置、DC リンクチョークの使用、アクティブ高調波フィルターの採用、適切な接地と配線、適切な VFD モデルの選択、定期的なメンテナンスと監視など、さまざまな技術の組み合わせが必要です。
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参考文献
- 「電気システムの電力品質」 - EO Schweitzer III 著
- 「可変周波数ドライブ: 選択、適用、およびメンテナンス」 - Bimal K. Bose 著