規制値以内か？

・ 各機器毎

,

高調波次数毎の高調波電流を計算 1000　(mA）

100 _H ^h

h h

nh× × × ×

= A

V I V

I_nh %I ・・・・・（2）

ここに， _Inh：受電点における機器

h

の

n

次高調波電流

%Inh ：機器

h

の

n

次高調波電流含有率（

%

）（表

4

～

7

の値利用）

Ih ：機器

h

の基本波入力電流（A）（表

2

の値利用）

Vh ：機器

h

の電源電圧（

V

）（

200

，

220V

，

400

，

440V

など）

VH ：受電電圧（

V

）（

6600

，

22000

，

33000

など）

Ah ：機器

h

の稼働率

定格容量に対する実稼動容量の比で，

30

分間の平均値の最大の値を用いる。

・ 各高調波次数毎の流出電流の合計を計算

I_n =I_n1＋I_n2＋I_n3＋　　・・・ I_nh

（n=5, 7, 11････ 25）

契約電力をPokWとして，契約電力

1kW

当りの流出電流

I

_n

'

を次式で求めます。

o

n

n P

' I I =

・ 高調波流出電流上限値との比較

'

I

_n と契約電力

1kW

当りの高調波流出電流上限値（表

1

）を比較し，合否の判定を行います。

例えば，

6.6kV

受電で

5

次の高調波流出電流I₅'が

8mA

だった場合，表

1

の

6.6kV

における

5

次の流出電流上限値は

3.5mA

で，

8mA

はこの値を超過しているため，対策が必要となります。

安川汎用インバータ 技術資料

^{株式会社 安川電機}

資料分類 高調波／高調波 ^{機種 全般 資料番号} J-P-01-GN-10

タイトル 高調波抑制対策ガイドラインの対応について

回路方式における高調波含有率

■ 単相入力インバータ

・単相入力の

VS mini V7/J7

など

■ 3相入力インバータ

・VS mini V7/J7/C

・

Varispeed G7/F7

・VS-616G5/P5

・

VS-616R3

など

■

12

パルス入力インバータ

・

Varispeed G7/F7

の

12

パルス入力

■

3

相入力サイリスタインバータ

・VS-505ZⅡ/WⅡ

・

VS-520B

・VS-530B

・

VS-680TV/VF

など

＜参考文献＞

・ 「特定需要家における汎用インバータの高調波電流計算方法」

日本電機工業会技術資料JEM-TR201

・ 「汎用インバータ(入力電流20A以下)の高調波抑制指針」

日本電機工業会技術資料JEM-TR-226

表4 単相ブリッジ (コンデンサ平滑)

(単位：%) 次数 5 7 11 13 17 19 23 25 リアクトルなし 50 24 5.1 4.0 1.5 1.4 － － ACL付き 6.0 3.9 1.6 1.2 0.6 0.1 － －

・ACL：20%

・平滑コンデンサ：蓄積エネルギーが15～30ms相当(100%負荷換算)

・負荷：100%

表5 三相ブリッジ (コンデンサ平滑)

(単位：%) 次数 5 7 11 13 17 19 23 25 リアクトルなし 65 41 8.5 7.7 4.3 3.1 2.6 1.8 ACL付き 38 14.5 7.4 3.4 3.2 1.9 1.7 1.3 DCL付き 30 13 8.4 5.0 4.7 3.2 3.0 2.2 ACL+DCL付き 28 9.1 7.1 4.1 3.2 2.4 1.6 1.4

・ACL：3%

・DCL：蓄積エネルギーが0.08～0.15ms相当(100%負荷換算)

・平滑コンデンサ：蓄積エネルギーが15～30ms相当(100%負荷換算)

・負荷：100%

表7 三相ブリッジ

(単位：%) 次数 5 7 11 13 17 19 23 25 6パルス 17.5 11.0 4.5 3.0 1.5 1.25 0.75 0.75 12パルス 2.0 1.5 4.5 3.0 0.2 0.15 0.75 0.75 24パルス 2.0 1.5 1.0 0.75 0.2 0.15 0.75 0.75

表6 12パルス入力（コンデンサ平滑）

(単位：%) 次数 5 7 11 13 17 19 23 25 リアクトルなし 3.1 2.7 7.4 3.4 0.8 0.8 1.7 1.3 ACL付き 1.6 1.7 6.2 3.3 0.7 0.6 1 1 DCL付き 1.4 1.5 7.2 4.1 0.8 0.7 1.6 1.4 ACL＋DCL付き 1.5 1.2 6 3.8 0.6 0.5 1 1

安川汎用インバータ 技術資料

^{株式会社 安川電機}

資料分類 高調波／高調波 ^{機種 全般 資料番号} J-P-01-GN-10

タイトル 高調波抑制対策ガイドラインの対応について

4.計算例

a) インバータの設置条件

1)

電動機の電源電圧，定格容量：

AC400V

，

55kW

2)

使用条件 ：3台,交流リアクトルなし，最大稼働率

0.55

3)

用途 ：ビル空調用設備

4)

受電点電圧 ：

6.6kV 5)

契約電力 ：1000kW b) 交流リアクトルで対策しない場合の計算例

1)

等価容量の計算

－インバータ

1

台当たりの入力定格容量：表

2

から，

P

_i

= 63 . 7 kVA

－換算係数

K

_i^：表

3

の回路分類

3

のリアクトルなしから，

K

₃₁

= 3 . 4

式（1）から，等価容量（3台分）は,

P

o

=

63 . 7 kVA

×

3

台×

3.4

＝

649.7kVA

よって，6.6kVで

50kVA

を超える需要家となり，ガイドラインの適用対象となる。

2) 高調波電流の計算

－インバータ

1

台当たりの基本波入力電流：表

2

から

89.9A

－受電点での

n

次高調波電流：式（

2

）から，次の式となる。

_n ⁿ

0.55 0.0899A

_n

100

6600V 3 400V A

89.9

I I

I ％ ＝ ％

台× × × ×

×

=

ここに I_n ：受電点での

n

次高調波電流（A）

%I

_n：n次高調波電流含有率（%）

n

次高調波電流含有率（

%

）は，表

5

のリアクトルなしを用いると，表

8

のようになる。表

8

を表

1

の

6.6kV

と比較すると，

5

次及び

7

次が高調波電流上限値（

3.5mA/kW

，

2.5mA/kW

）を超えるので，対 策が必要である。

次数 5 7 11 13 17 19 23 25

高調波含有率 % 65 41 8.5 7.7 4.3 3.1 2.6 1.8 受電点の高調波電流 A 5.84 3.68 0.76 0.69 0.39 0.28 0.23 0.16 契約電力当たりの高調波電流 mA/kW 5.84 3.68 0.76 0.69 0.39 0.28 0.23 0.16

表

8

高調波電流発生量（リアクトルなし）

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^{株式会社 安川電機}

資料分類 高調波／高調波 ^{機種 全般 資料番号} J-P-01-GN-10

タイトル 高調波抑制対策ガイドラインの対応について

c) 交流リアクトルで対策した場合の計算

1) 等価容量の計算

換算係数

K

_i^：表

2

の回路分類

3

のリアクトルあり（交流側）から，

K

₃₂

= 1 . 8 P

_o

= 63 . 7 kVA×3

台×1.8＝344.0 kVA

よって，6.6kVで

50kVA

を超える需要家となり，ガイドラインの適用対象となる。

2) 高調波電流の計算

n

次高調波電流含有率（%）は，表

5

のリアクトルあり（交流側）を用いると，表

9

のようになる。

表

9

を表

1

と比較すると，高調波電流上限値以内であるので，交流リアクトルによって対策を行うと，

高調波ガイドラインをクリアできることになる。

次数 5 7 11 13 17 19 23 25

高調波含有率 % 38 14.5 7.4 3.4 3.2 1.9 1.7 1.3 受電点の高調波電流 A 3.41 1.30 0.67 0.31 0.29 0.17 0.15 0.12 契約電力当たりの高調波電流 mA/kW 3.41 1.30 0.67 0.31 0.29 0.17 0.15 0.12

表

9 高調波電流発生量[リアクトルあり（交流側）]

安川汎用インバータ 技術資料

^{株式会社 安川電機}

資料分類 高調波／高調波 機種 GN 資料番号 J-P-01-GN-11

タイトル 高調波対策としてのＰＷＭコンバータ（

_VS-656DC5

）_の優位性

1

．高調波とその影響について

（

a

）高調波とは

電力会社から提供される商用電源の周波数を基本波周波数（以下基本波）と言い，この基本波の整数 倍（n）の周波数成分を

n

次高調波と言います。基本波に高調波が加わるとひずみ波形となります（下図 参照）。

下図は①の基本波電流（50Hz又は

60Hz）に②の 5

次高調波電流が加わり，ひずみ波電流③を生成し た場合を示します。実際は

5

次以外の多くの高調波が加わって，④のような電流がインバータの入力側 に流れます。

機器の回路に整流回路を含み，リアクトルやコンデンサを利用した平滑回路がある場合，多くの高調 波が発生するので，このように入力電流波形がひずみます。

① ② ③

基本波電流 高調波電流

↑

（整数倍の周波数）

ひずみ波電流

インバータの入力側に流れる電流

④

さらに多くの高調波が加わると このような電流になります。

安川汎用インバータ 技術資料

^{株式会社 安川電機}

資料分類 高調波／高調波 機種 GN 資料番号 J-P-01-GN-11

タイトル 高調波対策としてのＰＷＭコンバータ（

_VS-656DC5

）_の優位性

（b）高調波の影響

機器から発生した高調波は，電線を伝わり他の設備や機器に次のような影響を及ぼす場合が あります。

・機器への高調波電流の流入による異音，振動，焼損など ・機器へ高調波電圧が加わることによる誤動作など

（c）汎用インバータの高調波発生の原理（下図参照）

汎用インバータの電源側から供給された交流電流は，ブリッジ整流器で整流された後，コンデンサで 平滑され直流となってインバータ部に供給されます。この平滑コンデンサを充電するために，例えば

R

相にはir1，ir2のような高調波を含んだひずみ波電流が流れます。

電源

インバータ部

平滑コンデンサ

コンバータ部

V

er-s

er

es

et

ir

is

it

ブリッジ整流器

電源相電圧

電源電流波形

er-s er-t es-t es-r et-r et-s

電源線間電圧

ir1 ir2

iS1 iS2

it1 it2

R

相 ir

S相

is

it

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^{株式会社 安川電機}

資料分類 高調波／高調波 機種 GN 資料番号 J-P-01-GN-11

タイトル 高調波対策としてのＰＷＭコンバータ（

_VS-656DC5

）_の優位性

2．高調波電流の低減対策

高調波電流を低減する方法として ・ACリアクトルの挿入

・DCリアクトルの挿入 ・12相整流

・正弦波

PWM

コンバータ（当社製品名称：VS-656DC5）の設置

があります。これ等の対策を行った場合の入力電流波形と，入力電流スペクトラム（含有高調 波の周波数分析），高調波含有率を示すと次表のようになります。

汎用インバータのコンバータ部は，電流制御機能のないダイオードで構成された三相ブリッジのため，

前記のように歪んだ電流波形になります。ACリアクトル，DCリアクトル，12相整流等の対策を行って

も

12%以上の高調波は残ります。

これに対し，正弦波

PWM

コンバータは下図に示すように，インバータの出力回路と同じ

6

個のトラ ンジスタで構成されています。トランジスタはスイッチングにより簡単に電流の制御が出来るため，正 弦波

PWM

（パルス幅変調）信号をトランジスタに送ることにより，電流波形をほぼ正弦波に制御するこ とが出来ますので，高調波電流の発生が極めて少なくなります。

入力電流波形

33％

38

％

88％

高調波含有率

直流リアクトル挿入 交流リアクトル挿入

高調波次数 未対策

入力電流スペクトラム 回路方式

P

N P N

P N +

+

+

イン タ入力電流波形例 流波

3％

12％

PWM制御コンバータ

高調波次数 １２相整流

P

N

P N +

+ 正弦波PWMコンバータ

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資料分類 高調波／高調波 機種 GN 資料番号 J-P-01-GN-11

タイトル 高調波対策としてのＰＷＭコンバータ（

_VS-656DC5

）_の優位性

ドキュメント内 Microsoft Word - UJP01GN01.doc (ページ 46-53)