炭化ケイ素（SiC）MOSFETアクティブ高調波フィルタ超高調波フィルタ

倍音とは何ですか？

高調波とは、電気系統に存在する基本周波数の倍数となる追加の周波数を指します。理想的な電力系統では、基本周波数は地域によって異なりますが、一般的に50Hzまたは60Hzです。しかし、非線形負荷やその他の外乱の存在により、系統に高調波が混入することがあります。

非線形負荷による高調波

電力電子機器（整流器、インバータ、可変周波数ドライブなど）のような非線形負荷は、電流波形に歪みを生じさせ、高調波電流を発生させる可能性があります。これらの高調波電流は、基本周波数の整数倍の周波数を含んでいます。例えば、第2高調波は基本周波数の2倍、第3高調波は基本周波数の3倍、といった具合です。

高調波の影響とは何ですか？

高調波とは、電気システムにおける基本周波数の整数倍の周波数成分のことです。電力システムでは、高調波は、パワーエレクトロニクス機器、可変速駆動装置、特定の種類の照明など、非線形負荷によって発生することがあります。これらの非線形負荷は非正弦波の電流波形を流すため、電力システムの電圧波形と電流波形に高調波歪みが生じます。

最も一般的な高調波発生装置は以下のとおりです。スイッチング電源、溶接機、UPS、サイリスタ電力変換技術を使用した旧式の周波数変換器、モータ駆動装置、制御整流器付きコンバータ、DC駆動装置用DCコントローラ、誘導オーブン。

非線形負荷から発生する最も一般的な高調波発生装置

高調波の影響とは何ですか？

高調波の影響は、いくつかの分野に分類できます。

●機器の過熱：変圧器、ケーブル、その他の部品を流れる高調波電流は、高調波に伴う損失の増加により発熱量を増加させる可能性があります。これは、機器の寿命短縮、メンテナンスコストの増加、さらには機器の故障につながる可能性があります。

● 電流および電圧の歪み：高調波電流は電圧の歪みを引き起こし、電源電圧波形の歪みにつながります。これは、精密な電子機器に影響を与え、誤動作やエラー率の増加を引き起こす可能性があります。また、高調波電流は中性線にも流れ、中性線電流の歪みや中性線の発熱を引き起こす可能性があります。

●共振：高調波はシステムインピーダンスと相互作用し、共振状態を引き起こす可能性があります。共振とは、特定の周波数に対するシステムの応答が増幅される状態です。共振は、電圧や電流の歪みの増加、機器の損傷、システムの不安定化につながる可能性があります。

● 電力品質の劣化：高調波は、力率の低下、全高調波歪み（THD）の増加、波形対称性の歪みなど、電力品質の低下につながる可能性があります。これらの問題は、エネルギー損失の増加、システム効率の低下、電気料金の増加を引き起こす可能性があります。

● 干渉：高調波は通信システムに電磁干渉（EMI）を引き起こし、電気通信システム、オーディオ/ビデオシステム、データネットワークなどの高感度機器の動作に影響を与える可能性があります。

高調波の影響を軽減するためには、高調波フィルタの使用、高調波歪みの少ない電力システムの設計と運用、高調波制御に関する関連規格やガイドラインの遵守など、さまざまな対策を講じることができる。

寸法

Intone Power-AHF アクティブ高調波フィルター

Intone Power AHFアクティブ高調波フィルタは、高調波無効電力や三相負荷不平衡など、電力系統の電力品質問題に対する完璧かつ包括的なソリューションです。電力系統と並列に接続されたIntone Power AHFは、電力系統内の高調波をタイムリーに検出し、コンバータを介して逆相補償電流を生成し、電力系統内の高調波を動的にフィルタリングします。

Intone Power-AHFアクティブ高調波フィルタは、デジタルロジックとIGBT半導体を用いて電流波形を合成し、非線形負荷によって発生する高調波電流を打ち消すために電力系統に注入する静的パワーエレクトロニクス製品です。AHFは変流器を用いて負荷電流を測定し、存在する高調波電流の成分を特定します。AHFの動作は、多様な負荷形態や電力系統構造の影響を受けません。また、システムと共に高調波振動を発生させることもないため、様々な負荷条件下でも完璧な高調波制御を実現します。

アクティブ高調波フィルタの内部トポロジー構造

AHFは、低力率（DPF）の補正や主電源電流のバランス調整を行う機能も備えています。DPF補正は、DPF不良の原因となる進み負荷（容量性）と遅れ負荷（誘導性）のどちらにも対応可能です。主電源電流のバランス調整は、存在する負相電流を測定し、逆負相電流を注入することで上流ネットワークの電流バランスを調整します。また、Intone Power-AHFは三相負荷電流の不均衡を制御する機能も備えており、電力系統における様々な電力品質問題を総合的に解決します。

主な機能

● FFT法と瞬時電力理論の組み合わせ

● 多機能 – 高調波抑制、力率改善（誘導性電力と容量性電力の両方）、および不平衡補償の組み合わせ

● 広範囲の高調波フィルタリング：2次から51次までの高調波

●優れた不平衡補正：負相と零相の両方で、中性電流を軽減します

● 98.4%以上の高効率高調波フィルタリング

アクティブ高調波フィルタの主な機能

● 高速応答時間：5ms未満

● 高い安定性 – 自動高調波除去により共振を回避

● 広い入力電圧および周波数範囲により、過酷な電気環境にも対応します。

● 自動電流制限出力により過負荷を回避

● 7インチまたは10インチのタッチスクリーンHMIにより、各種電気・PQパラメータ、アラーム、ログのプログラミングと監視が可能

●並列接続が可能：12個のモジュールを並列接続できます

● 柔軟なアプリケーション：標準またはカスタマイズされた筐体に組み込まれたモジュール設計

● 環境適応性：10℃～50℃の温度範囲（性能低下なし）

● 簡単な設置とメンテナンス – AHFモジュールの交換や拡張のためのプラグインインストール

● ハードウェア保護: Vバス過電圧保護;過電圧保護

● ソフトウェア保護: AC 瞬時過電流保護、AC 実過電流保護、V バス過電圧保護、AC 過電圧保護、AC 低電圧保護、過熱保護;

ラックマウント型および壁掛け型モジュール

Intone Powerのアクティブ高調波フィルタ（AHF）ラックモジュールとは、ラックまたはキャビネットに設置するように設計されたAHFユニットのことです。これらのモジュールには通常、無効電力補償機能を実行するために必要なパワーエレクトロニクス、制御回路、冷却システムなどのコンポーネントが内蔵されています。ラックマウント型モジュールは、複数のAHFユニットが必要となる産業用途、データセンター、大規模な電気設備などで広く使用されています。

アクティブ高調波フィルタのラックモジュール

アクティブ高調波フィルタ（AHF）壁掛けモジュールは、壁面や取り付け面に直接設置できるように設計されています。必要なコンポーネントを1つの筐体に統合したコンパクトなユニットなので、小規模な用途やスペースが限られた場所に最適です。壁掛けAHFモジュールは、商業ビル、オフィス、小規模な電気設備などで広く使用されています。

壁掛け式アクティブ高調波フィルタモジュール

Intone Power-AHFモジュールは、15A、25A、30A、50A、75A、100A、125A、150Aに対応し、電圧は220Vから690Vまで、50Hzと60Hzの両方のネットワークで使用できます。

ラックマウント型と壁掛け型のAHFモジュールは、いずれも無効電力補償と電圧安定化という同じ目的を果たします。どちらを選択するかは、設置場所の具体的な要件、利用可能なスペース、拡張性や拡張性といったその他の要因によって決まります。

アクティブ高調波フィルタの利点

電力品質の向上

アクティブ高調波フィルタの最も明白な利点は、電力品質の向上です。これらのフィルタは、高調波を積極的に抑制し、力率を補正することで、安定したクリーンな電力供給を保証します。これにより、電圧歪みが大幅に低減され、機器の誤動作のリスクが最小限に抑えられ、高感度機器の全体的な性能が向上します。

エネルギー効率

アクティブ高調波フィルタは、いくつかの方法でエネルギー効率の向上に役立ちます。電力会社からの無効電力の必要性を減らすことで、エネルギー損失を低減します。さらに、力率をほぼ1に維持することで、機器の効率的な運転を可能にします。これは、電気料金の削減と環境負荷の低減につながります。

アクティブ高調波フィルタの利点

アクティブ高調波フィルタの利点

高調波の存在は、電気機器に悪影響を及ぼす可能性があります。過熱、機器寿命の短縮、場合によっては壊滅的な故障につながることもあります。アクティブ高調波フィルタは、これらの有害な影響から機器を保護し、施設の資産が良好な動作状態を維持する上で重要な役割を果たします。

基準への準拠

多くの国や地域では、電力品質を確保するために厳格な規制や基準が設けられています。アクティブ高調波フィルタは、力率と高調波歪みを効果的に制御することで、これらの要件を満たすのに役立ちます。規制を遵守することで、潜在的な罰則を回避できるだけでなく、信頼性が高く安定した電力供給も確保できます。

コスト削減

SVGのようなアクティブ高調波フィルタの設置には初期費用がかかりますが、長期的に見ると大幅なコスト削減が見込めます。電気料金の削減、メンテナンスコストの低減、機器の寿命延長など、投資対効果は非常に高いと言えます。

アクティブ高調波フィルタの代表的な応用例

アクティブ高調波フィルタは、電力品質と効率が極めて重要な様々な産業や施設で応用されています。代表的な応用例としては、以下のようなものがあります。

製造設備

製造現場では、可変周波数ドライブ、溶接機、CNCマシンなど、非線形負荷が多数存在することがよくあります。これらの負荷は、電力品質の問題を引き起こす可能性のある高調波を発生させることで知られています。アクティブ高調波フィルタは、安定した電力品質を確保し、機器のダウンタイムを最小限に抑え、エネルギー使用を最適化するために使用されます。

製造設備におけるアクティブ高調波フィルタ

データセンター

データセンターは、電力品質の変動に非常に敏感です。電力供給に何らかの障害が発生すると、データ損失やシステム障害につながる可能性があります。アクティブ高調波フィルタは、電圧歪みから保護し、重要なITインフラストラクチャの継続的な動作を確保するために使用されます。

データセンターにおけるアクティブ高調波フィルタ

商業ビル

商業ビルには、照明、空調設備、エレベーターなど、電力品質の問題を引き起こす可能性のある負荷が数多く存在します。アクティブ高調波フィルタは、電力品質の維持、エネルギーコストの削減、およびビルシステムの保護に役立ちます。

HVACシステムにおけるアクティブ高調波フィルタ

再生可能エネルギーシステム

太陽光や風力などの再生可能エネルギー源が普及するにつれ、アクティブ高調波フィルタは、発電され送電網に供給される電力の品質を確保する上で重要な役割を果たします。アクティブ高調波フィルタは、これらの断続的なエネルギー源の出力を調整し、信頼性と効率性を向上させるのに役立ちます。

EV充電ステーションにおけるアクティブ高調波フィルタ

大規模工業プラント

多種多様な機械設備とプロセスを備えた大規模な工業プラントでは、電力品質に関する課題に直面することがよくあります。アクティブ高調波フィルタは、力率を管理し、高調波を抑制するために使用され、効率の向上と機器の保護につながります。

電気アーク炉におけるアクティブ高調波フィルタ