ハーモニックフィルター

機器の故障や不具合を防ぐ
多数の小さな高調波発生装置が集合的に大量の高調波汚染を引き起こしている場合、主電源をフィルタリングすることは非常に有用な解決策です。高調波フィルタは非線形負荷を修正するのに役立つため、装置の故障や破損を効果的に防止します。また、フィルタはエネルギー効率も提供し、装置の耐久性を延ばすのに役立ちます。

設置容量の最大限の活用を支援
設置容量を最大化する高調波フィルタの理想的な例は、問題となる高調波を生成する負荷と並列の AC ラインで使用することです。高調波フィルタは AC ラインに反転電流を注入して高調波を打ち消し、電気的安定性を向上させます。

エネルギー効率の向上
高調波フィルターの最も優れた点の 1 つは、複数の負荷の高調波電流に合わせて拡張およびサイズ調整できることです。また、高調波電流の合計が単一の高調波フィルターの定格を超える場合は、追加のユニットをインストールすることもできます。また、二酸化炭素の排出量も削減します。

信頼性が高く継続性を提供
高調波フィルタは、生産の中断を減らすため、非線形負荷が大きく、DC ドライブが多いエリアで役立ちます。したがって、これらのフィルタはデバイスの寿命を延ばし、一貫して良好なパフォーマンスを発揮できるようにします。

サービスとメンテナンスのコストを抑える
最大効率で動作する電気機器は、問題なく動作するはずです。この理論は、高調波フィルターを備えた機器にも当てはまります。コンデンサと抵抗器が必要でない限り、高調波フィルターはインピーダンスにほとんど依存しないため、カスタム製作する必要はありません。メーカーによると、高調波フィルターは広帯域の高調波周波数を処理できるため、サービスコストを最小限に抑えることができます。

エネルギー損失を防止し、削減する
高調波汚染は、電気設備の信頼性、安全性、効率性に影響を与えるため、エネルギー損失と同義です。主電源に高調波フィルターを設置すると、変圧器に到達する前にすべての高調波電流を打ち消すことができます。また、無効電力の吸収を減らし、摩耗を減らすことで、エネルギー損失を防ぎます。

アクティブ高調波フィルタ
アクティブ高調波フィルタ アクティブ高調波フィルタは、ブースト レギュレータのようなものです。アクティブ フィルタで使用される概念は、パワー エレクトロニクスを使用して電流コンポーネントを導入し、非線形負荷によって生成される高調波歪みを除去することです。アクティブ高調波フィルタは、主に低電圧ネットワークで使用されます。AC 配電ネットワークへの接続方法に基づいて、アクティブ高調波フィルタには 3 つのタイプがあります。

パッシブハーモニックフィルター
パッシブ高調波フィルタ パッシブ高調波フィルタは、コンデンサ、インダクタ、抵抗器の配列を使用して構築されます。単純なラインリアクタの形を取ることも、高調波を除去するために一連の並列共振フィルタを使用することもできます。パッシブ高調波フィルタは、負荷との接続方法に基づいて分類されます。

インバータトポロジ
最新の AHF のほとんどは、3- レベル NPC インバータ トポロジに基づいて構築されており、従来の 2- レベル トポロジに基づいて構築された AHF と比較して、いくつかの利点があります。3- レベル トポロジでは、スイッチング周波数と電圧ストレスが IGBT 間で分散されます。ストレスが軽減されると、パワー エレクトロニクスの寿命が延びます。3- レベル NPC インバータは、正弦波に近い出力波形を生成するため、LC フィルターが小さくなり、AHF システム全体の物理的サイズを縮小できます。効率の向上、損失の低減、ノイズ レベルの低減も実現されます。これにより、総所有コストが大幅に削減されます。

損失
設計とトポロジーに応じて、AHF の損失は高くなることも低くなることもあります。損失を確認することは、投資のライフサイクル コストを削減するため重要です。通常、AHF の損失は約 2-3% です (定格電力によって異なります)。3- レベルの NPC インバーター トポロジーで構築された AHF は、2- レベルのものよりも損失が低くなります。ユーザー プロファイルに応じて、数年間にわたって LCC を計算すると、損失が減少することでかなりの経済的節約が期待できます。

反応時間
電力品質の現象の中には、極めて高速に発生するものがあり、その場合はさらに高速な緩和が必要です。プロセスが高速な電圧変動や過渡現象の影響を受ける場合は、AHF の全体的な応答時間を評価することが非常に重要です。高速緩和を必要とする一般的なアプリケーションとしては、溶接機、リフト、クレーンなどがあります。

インターハーモニクス
次数間高調波は、通常、同期の問題によって発生します。設置に次数間高調波源が含まれている場合は、すべての AHF がこれに対処できるわけではないため、製造元に相談する必要があります。これは、サイクロコンバーターや一部の古いタイプの風力タービン発電機でよく見られる問題です。

高調波補償能力
高調波は奇数次と偶数次で見られます。AHF の一般的な容量は 25 次または 50 次高調波です。51 次高調波を軽減できるという主張もありますが、51 次以上の高調波は電力システムには現れないため、あまり意味がありません。重要な点は、AHF ではどの高調波次数を補償するかを選択できることです。デバイスによっては、高調波スペクトル全体 (1 次から 50 次、奇数次と偶数次) を選択できますが、他のデバイスでは、いくつかの高調波次数しか選択できません。アプリケーションによっては、特定の高調波次数を補償する容量が、システム全体のパフォーマンスに影響を与える重要な問題となります。

電磁両立性（EMC）
一部の国では、EMC に関する厳格なガイドラインが定められています。AHF が干渉を引き起こさないようにするには、適切に設計された EMC フィルターを取り付ける必要があります。

電圧
AHF はさまざまな電圧で提供されており、最も一般的なのは 200V から 690V までです。一部のメーカーは、昇圧トランスを使用せずに、さらに高い電圧 (最大 1000V) の AHF を製造し、コストと設置面積を削減できます。適切な昇圧トランスを使用して、AHF を中電圧システムに接続できます。昇圧 (または降圧) トランスは、AHF とネットワーク間のインピーダンスが増加するため、補償性能を低下させる可能性があります。

問題を特定する
高調波フィルタのトラブルシューティングやメンテナンスを行う場合、最初のステップは、誤動作や故障の兆候となる問題や症状を特定することです。高調波フィルタの問題の一般的な兆候には、フィルタまたはそのコンポーネントからの過度の熱やノイズ、ヒューズの飛散、ブレーカーのトリップ、コンデンサの損傷、異常な電圧や電流の測定値や変動、力率の低下、効率の低下、高調波干渉による機器の誤動作や故障、フィルタ コントローラまたは監視システムからのエラー コードやアラームなどがあります。

フィルター設定を確認してください
高調波フィルタのトラブルシューティングとメンテナンスの次のステップは、フィルタの設定とパラメータを確認することです。フィルタのタイプとモデルに応じて、フィルタの動作とパフォーマンスを調整するためのさまざまなオプションとモードがあります。たとえば、一部のアクティブ フィルタには、フィルタ応答を特定の高調波次数または周波数に設定できるチューニング モードがあります。一部のハイブリッド フィルタには、パッシブ フィルタリングとアクティブ フィルタリングの間、または異なるパッシブ フィルタ構成の間で切り替えることができるスイッチング モードがあります。アプリケーションと負荷条件に推奨される設定とパラメータについては、フィルタのマニュアルまたは製造元に問い合わせてください。

定期的なメンテナンスを実行する
高調波フィルタのトラブルシューティングとメンテナンスの 3 番目の手順は、問題や故障のリスクを防止または軽減するために、定期的なメンテナンス タスクを実行することです。これには、フィルタ エンクロージャとコンポーネントのクリーニング、配線と接続の確認、コンポーネントの摩耗や故障の兆候のテスト、故障または摩耗したコンポーネントの交換、必要に応じてフィルタのファームウェアまたはソフトウェアの更新、パフォーマンスと動作データの確認が含まれます。メンテナンス タスクの頻度と手順については製造元のガイドラインに従い、今後の参照用にアクティビティと結果の記録を保持する必要があります。

特定の問題のトラブルシューティング
高調波フィルタのトラブルシューティングとメンテナンスの 4 番目の手順は、フィルタの操作またはメンテナンス中に発生する可能性のある特定の問題のトラブルシューティングです。これらの問題には、フィルタの過負荷または低負荷、フィルタの共振、フィルタの不安定性などがあります。フィルタの過負荷または低負荷は、電流が定格値を超えるか下回ると発生し、フィルタが過熱したり、トリップしたり、効果が失われたりします。これは、負荷プロファイル、システム構成、またはフィルタ設定の変更によって発生する可能性があります。フィルタ共振は、フィルタのインピーダンスが特定の高調波周波数でシステム インピーダンスと一致したときに発生し、電圧と電流の高調波が増加します。フィルタの不安定性は、システム内の他のフィルタやデバイスとのフィードバックまたは相互作用によって発生します。

結果を確認する
高調波フィルタのトラブルシューティングとメンテナンスの 5 番目の手順は、アクションの結果を検証し、フィルタが適切かつ効果的に動作していることを確認することです。電力品質アナライザまたは高調波メータを使用して、フィルタの入力と出力で電圧と電流の高調波を再度測定する必要があります。結果を以前の測定値および予想値と比較する必要があります。また、フィルタの温度、ノイズ、およびステータス インジケータをチェックして、それらが正常範囲内であることを確認する必要があります。

浙江能栄電力設備有限公司は2007年に設立されました（旧称：楽清中栄電力補償設備有限公司）。電力系統電力品質監視制御、無効電力補償、高調波制御、電力安全保護設備を中核業務とするハイテク企業です。設立以来、当社は「省エネは価値を生み、保護は調和を築く」という理念を堅持し、各分野のユーザーに電力品質の向上、制御の最適化、省エネと消費の削減、電力網の安全の保護など、高品質の製品と包括的なソリューションを提供することに尽力しています。