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インバータアプリケーションマニュアル
インバータの高調波対策について
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本資料に掲載してある技術情報は、製品の代表的動作・応用を説明するた めのもので、その使用に際して当社、及び第三者の知的財産権その他の権 利に対する保証または実施権の許諾を行うものではありません。
目 次
１．高調波とは ... 2 ２．インバータによる高調波発生の原理 ... 2 ３．高調波による影響と対策 ... 3 ３.１.進相コンデンサ ... 3 ３.２.発電機 ... 3 ３.３.サージキラー ... 3 ４．高調波抑制対策ガイドライン ... 4 ４.１.高圧または特別高圧で受電する需要家の高調波抑制対策ガイドライン ... 5 ４.２.汎用インバータ（入力電流 20A 以下）の高調波抑制指針 ... 6 ４.３.高調波流出電流の算出 ... 8 ５．高調波抑制対策 ... 13 ５.１.リアクトルの設置 ... 13 ５.２.高調波抑制ユニットの設置 ... 14 ５.２.１. 高調波抑制ユニットＳＢ３... 14 ５.２.２. 高調波抑制ユニットＳＣ７（アドバンス） ... 15 ５.３.電源トランスの多パルス化 ... 16 ５.３.１. 多パルス接続 ... 16 付録１．ＶＦ－ＦＳ１の高調波発生機器製作者申告書 ... 17 付録２．ＶＦ－ＦＳ１＋ＡＣＬ（入力リアクトル）の高調波発生機器製作者申告書………18 付録３．ＳＣ７（アドバンス）の高調波発生機器製作者申告書 ... 19 付録４Ａ．ＶＦ－ＡＳ１/ＰＳ１（直流リアクトル内蔵機種）高調波発生機器製作者申告書………20 付録４Ｂ．ＶＦ－ＡＳ１/ＰＳ１（直流リアクトル内蔵機種）高調波発生機器製作者申告書………...21Ｅ６５８０９８２⑩ 2
１．高調波とは
商用電源は、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの正弦波形の電気ですが実際の電圧・電流波形は、正確な正弦波ではなく 基本波（５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）と基本波の整数倍の周波数が重畳した『ひずみ波』となっています。 この整数倍の周波数を高調波と言います。 この商用電源には様々な電気機器が接続され、インバータなど正弦波を直流に変換したり、周波数を可変する機器も多 くあり、それらによって高調波が発生します。 高調波が発生し、電力系統の電圧が歪むと、多量の高調波（電流）が、配電線を通じて他の電気機器に流入し、制御 系の誤動作などの悪影響を及ぼすことがあります。近年は、インバータをはじめ家電製品など様々な電気機器から発生 する高調波が増加し、電気機器に障害を与える事が問題となっています。２．インバータによる高調波発生の原理
汎用インバータは、電源側から供給される交流（ＡＣ）電圧をコンバータ部（ダイオードブリッジ）で直流（ＤＣ） 電圧に変換し、インバータ部の６個のトランジスタのスイッチングによるＰＷＭ制御で三相の可変電圧、可変周波数の 交流に変換（逆変換）してモータを可変速制御します。このダイオードブリッジで変換（整流）され、平滑コンデンサ に充電するために、入力電流・電圧波形がひずみ、高調波が発生します。 また、インバータの場合、トランジスタのスイッチングによっても出力側にも高調波が発生します。 電気機器の電源入力回路の種類により、高調波の発生量は変わります。 コンバータ部 インバータ部 商用電源 モータ Ｍ 平滑コンデンサ ダイオードブリッジ ＋ ＝ ひずみ波 基本波 整数倍の周波数３．高調波による影響と対策
電源系統に発生した高調波は配線を伝わり、系統に並列接続されている電気機器などに影響を及ぼします。 高調波により影響を受ける主な電気機器は、以下のものがあります。３.１.進相コンデンサ
力率改善用進相コンデンサ（以下ＳＣ）は、高調波電流により共振を起こすと過電流により発熱し、最悪の場合破損 することがあります。 電源インピーダンスが小さい場合は、影響を受けることは少ないですが、高調波の影響を受ける場合は、以下のよう な対策を行ってください。 ・ＳＣに直列リアクトル（コンデンサリアクタンス比６％以上）を追加する。 ・ＳＣの接続位置の変更を検討する。（例：高調波発生機器と系統分離する。） ・高調波発生機器（インバータ）側で高調波抑制対策を行う。（第５章：高調波抑制対策参照）３.２.発電機
インバータの電源に発電機を使用する場合、インバータにより発生する高調波電流が発電機に流れ込み、巻線に誘導 電流が発生し、発熱・発電機が破損することがあります。 発電機の高調波電流許容限度値は、高調波電流を等価的な逆相電流に換算した値で規定されています。ディーゼル発 電機の場合には、ＪＥＭ１３５４規格に下記のように規定されています。 等価逆相電流値 １５％ また、ＪＥＣ－１１４に下記のように規定されています。 空気冷却の円筒形回転子の等価逆相電流値 １０％ 突極形回転子の等価逆相電流値 １２％ もし、発電機の逆相許容電流を超える場合は、以下のような対策を行ってください。 ・発電機の定格をランクアップさせる。 ・高調波発生機器（インバータ）側で高調波抑制対策を行う。（第５章：高調波抑制対策参照）Ｅ６５８０９８２⑩ 4
４．高調波抑制対策ガイドライン
現在、高調波に対する法律はなく、違反した場合の罰則もありません。しかし、近年では高調波による影響が増加し ていることから、経済産業省（旧：通産省）から下記の高調波抑制対策ガイドラインが出されています。『高圧または特別高圧で受電する需要家の高調波抑制対策ガイドライン』
社団法人 日本電機工業会（ＪＥＭＡ）では、汎用インバータは汎用品であるという見地から、従来入力電流２０Ａ 以下の製品単体は『家電・汎用品高調波抑制対策ガイドライン』の対象としていましたが、平成１６年１月から同ガイ ドラインの対象外となりました。 今回の変更に伴い、汎用インバータの入力電源種別に関係なく全容量機種が『高圧または特別高圧で受電する需要家 の高調波抑制対策ガイドライン』の対象となります。 ガイドライン 汎用ｲﾝﾊﾞｰﾀ 入力電源種別 「家電・汎用品高調波抑制対策ガイドライン」 制定：平成６年９月 「高圧又は特別高圧で受電 する需要家の高調波抑制対策 ガイドライン」 制定：平成６年９月 平成１５年１２月まで 平成１６年１月以降 単相１００Ｖ ０．７５ｋＷ以下 対象外 全容量 単相２００Ｖ ２．２ｋＷ以下 対象外 全容量 三相２００Ｖ ３．７ｋＷ以下 対象外 全容量 三相４００Ｖ 対象外 対象外 全容量 ＪＥＭＡでは、今回の変更に伴い、ＪＥＭ－ＴＲ１９８『汎用インバータ（入力電流２０Ａ以下）の高調波抑制対策 実施要領』を廃止し、ＪＥＭ－ＴＲ２２６『汎用インバータ（入力電流２０Ａ以下）の高調波抑制指針』を作成、 ＪＥＭ－ＴＲ２０１『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』を改正しています。 ＪＥＭ－ＴＲ１９８『汎用インバータ（入力電流２０Ａ以下）の高調波抑制対策実施要領』平成１５年１２月廃止 ＪＥＭ－ＴＲ２２６『汎用インバータ（入力電流２０Ａ以下）の高調波抑制指針』 平成１５年１２月制定 ＪＥＭ－ＴＲ２０１『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』 平成１９年 ４月改正 （注）ガイドラインは、随時見直しが行われますので最新内容を確認してください。 『家電・汎用品高調波抑制ガイドライン』は、ＪＩＳ化（ＪＩＳ Ｃ６１０００－３－２ 平成１５年１２月制定）に 伴い、平成１６年９月に廃止されました。４.１.高圧または特別高圧で受電する需要家の高調波抑
制対策ガイドライン
電力会社から受電する需要家で、高圧（６．６ｋＶ）以上の受電電圧を有する全需要家が対象となります。これらの 需要家において、高調波発生機器を新設、増設又は更新する際に、流出する高調波電流の上限値を規定したものです。 汎用インバータを含む全ての機器・設備が対象となります。 この範囲に相当する需要家は、汎用インバータなどの高調波発生機器・設備を新設・増設・更新する際に容量と種類 から高調波流出電流を規定の計算で算出します。もし、高調波流出電流がガイドラインの上限値を超える場合は、必 要な対策を実施して上限値以下にする必要があります。（第５章：高調波抑制対策参照） 第１ステップ（等価容量による判定） ① 高調波発生機器の抽出および換算係数等の抽出 ② 検討要否の判定 ③ 等価容量の計算 ④ 等価容量による判定 第２ステップ（高調波流出電流による判定） 従来より汎用インバータは、『高圧または特別高圧で受電する需要家の高調波抑制ガイドライン』の適用対象でしたが、 『家電・汎用品高調波抑制対策ガイドライン』に適用可能な機種（入力電流２０Ａ以下）は、『高圧または特別高圧で受 電する需要家の高調波抑制対策ガイドライン』の適用対象から除外されていました。 しかし、今回の改正（平成１６年１月）により汎用インバータ全容量機種が常時適用対象となります。 高調波電流を計算する技術要件については、 ＪＥＭ－ＴＲ２０１『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』 に示されています。Ｅ６５８０９８２⑩ 6
４.２.汎用インバータ（入力電流 20A 以下）の高調波抑
制指針
『高圧または特別高圧で受電する需要家の高調波抑制対策ガイドライン』に該当しない需要家に対しては、社団法人 日本電気工業会（ＪＥＭＡ）が、総合的な高調波抑制を啓発して行くとの考えから、従来のガイドラインを参考に 新たに『汎用インバータ（入力電流２０Ａ以下）の高調波抑制指針』（ＪＥＭ－ＴＲ２２６）を制定しています。 この高調波抑制指針では、従来通り、可能な限り汎用インバータ単体での高調波抑制対策実施を目的としています。 本ガイドラインの対象となるインバータについては、メーカが推奨する交流リアクトルまたは直流リアクトルを接続 することをインバータ単体での高調波抑制対策としています。 表４－１ 汎用インバータ（入力電流２０Ａ以下）の高調波抑制指針の対象機種 入力電源 適用電動機容量 弊社インバータ形式 入力リアクトル 直流リアクトル 単相１００Ｖ系 ０．７５ｋＷ以下 ＶＦＮＣ３Ｓ－１００１Ｐ ＶＦＮＣ３Ｓ－１００２Ｐ ＰＦＬ－２００５Ｓ ＶＦＮＣ３Ｓ－１００４Ｐ ＶＦＮＣ３Ｓ－１００７Ｐ ＰＦＬ－２０１８Ｓ 単相２００Ｖ系 ２．２ｋＷ以下 ＶＦＮＣ３Ｓ－２００１ＰＬ ＰＦＬ－２００５Ｓ ＤＣＬ３－４００７ ＶＦＮＣ３Ｓ－２００２ＰＬ ＶＦＳ１１Ｓ－２００２ＰＬ ＶＦＳ１５Ｓ－２００２ＰＬ ＤＣＬ３－４０１５ ＶＦＮＣ３Ｓ－２００４ＰＬ ＶＦＳ１１Ｓ－２００４ＰＬ ＶＦＳ１５Ｓ－２００４ＰＬ ＤＣＬ３－２００７ ＶＦＮＣ３Ｓ－２００７ＰＬ ＶＦＳ１１Ｓ－２００７ＰＬ ＶＦＳ１５Ｓ－２００７ＰＬ ＰＦＬ－２０１１Ｓ ＤＣＬ３－２０１５ ＶＦＮＣ３Ｓ－２０１５ＰＬ ＶＦＳ１１Ｓ－２０１５ＰＬ ＶＦＳ１５Ｓ－２０１５ＰＬ ＰＦＬ－２０１８Ｓ ＤＣＬ３－２０３７ ＶＦＮＣ３Ｓ－２０２２ＰＬ ＶＦＳ１１Ｓ－２０２２ＰＬ ＶＦＳ１５Ｓ－２０２２ＰＬ入力電源 適用電動機容量 弊社インバータ形式 入力リアクトル 直流リアクトル 三相２００Ｖ系 ３．７ｋＷ以下 ＶＦＮＣ３－２００１Ｐ ＰＦＬ－２００１Ｓ ＤＣＬ３－４００４ ＶＦＮＣ３－２００２Ｐ ＶＦＳ１１－２００２ＰＭ ＶＦＳ１５－２００２ＰＭ ＤＣＬ３－４００７ ＶＦＮＣ３－２００４Ｐ ＶＦＡＳ１－２００４ＰＬ ＶＦＰＳ１－２００４ＰＬ ＶＦＳ１１－２００４ＰＭ ＶＦＳ１５－２００４ＰＭ ＰＦＬ－２００５Ｓ ＤＣＬ３－４０１５ ＶＦＮＣ３－２００７Ｐ ＶＦＡＳ１－２００７ＰＬ ＶＦＰＳ１－２００７ＰＬ ＶＦＳ１１－２００７ＰＭ ＶＦＳ１５－２００７ＰＭ ＤＣＬ３－２００７ ＶＦＮＣ３－２０１５Ｐ ＶＦＡＳ１－２０１５ＰＬ ＶＦＰＳ１－２０１５ＰＬ ＶＦＳ１１－２０１５ＰＭ ＶＦＳ１５－２０１５ＰＭ ＰＦＬ－２０１１Ｓ ＤＣＬ３－２０１５ ＶＦＮＣ３－２０２２Ｐ ＶＦＡＳ１－２０２２ＰＬ ＶＦＰＳ１－２０２２ＰＬ ＶＦＳ１１－２０２２ＰＭ ＶＦＳ１５－２０２２ＰＭ ＤＣＬ３－２０２２ ＶＦＮＣ３－２０３７Ｐ ＶＦＡＳ１－２０３７ＰＬ ＶＦＰＳ１－２０３７ＰＬ ＶＦＳ１１－２０３７ＰＭ ＶＦＳ１５－２０３７ＰＭ ＰＦＬ－２０１８Ｓ ＤＣＬ３－２０３７ 表４－２ 汎用インバータ（入力電流２０Ａ以下）の高調波抑制指針の対象機種 （独自回路構成による高調波対策済み機種） 入力電源 適用電動機容量 弊社インバータ形式 三相２００Ｖ系 ０．４ｋＷ ＶＦＦＳ１－２００４ＰＭ ０．７５ｋＷ ＶＦＦＳ１－２００７ＰＭ １．５ｋＷ ＶＦＦＳ１－２０１５ＰＭ ２．２ｋＷ ＶＦＦＳ１－２０２２ＰＭ ３．７ｋＷ ＶＦＦＳ１－２０３７ＰＭ 注）ＶＦ－ＦＳ１シリーズに、直流リアクトル（ＤＣＬ）を接続することはできません。 ＶＦ－ＦＳ１シリーズ：空調機器専用インバータシリーズ
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４.３.高調波流出電流の算出
『高圧または特別高圧で受電する需要家の高調波抑制対策ガイドライン』では、需要家毎に発生する高調波流出電流 を計算により求めることとしています。高調波流出電流の計算方法は概略２つのステップからなります。 第１ステップ（等価容量による判定） ① 高調波発生機器の抽出および換算係数等の抽出 ② 検討要否の判定 ③ 等価容量の計算 ④ 等価容量による判定 第２ステップ（高調波流出電流による判定）第１ステップ
① 高調波発生機器の抽出および換算係数等の確認 ・高調波発生機器の抽出 ・機器毎の回路種別と換算係数の確認 ② 検討要否の判定 以下の条件を全て満足する場合、検討を終了。 ・高圧受電 ・ビル ・進相コンデンサが全て直列リアクトル付 ・換算係数Ｋｉ＝１．８を超過する機器なし ③ 等価容量の計算 等価容量 Ｐｏ＝Σ（Ｋｉ×Ｐｉ） ［ｋＶＡ］ Ｋｉ：換算係数 ・・・表４－２ Ｐｉ：定格容量［ｋＶＡ］・・・表４－１ ｉ ：回路種別を示す数 ④ 等価容量による判定 以下の条件を全て満足し、 Ｐｏ×０．９≦限度値の場合、検討を終了する。 ・高圧受電 ・進相コンデンサが全て直列リアクトル付 上記を満足しないとき、 Ｐｏ≦限度値の場合、検討を終了する。 限度値 限度値を超える場合、第２ステップでの高調波流出電流による判定が必要です。 ・６．６ｋＶの系統から受電する需要家で等価容量の合計が５０ｋＶＡを超える需要家 ・２２ｋＶまたは３３ｋＶの系統から受電する需要家であって、等価容量の合計が３００ｋＶＡを超える需要家 ・６６ｋＶ以上の系統から受電する需要家であって、等価容量の合計が２０００ｋＶＡを超える需要家 高調波発生機器の抽出 および換算係数等の確認 検討要否 の判定 検討終了 換算係数 Ki=1.8 を 超過する機器無し 等価容量 の計算 Po×0.9≦限度値 等価容量 による判定 第１ステップ（等価容量による検討） 第２ステップ（高調波流出電流による判定） Po≦限度値 検討終了 検討終了 高調波流出電流の計算 No No No No Yes Yes Yes Yes ④ ③ ② ①第２ステップ
高調波流出電流による判定
【計算手順】 １）受電電圧換算の機器定格電流を求めます。 受電電圧換算の機器定格電流（ｍＡ）＝ 基本波入力電流（Ａ） × 電圧クラス（Ｖ） ／ 受電電圧（kV） （注）電圧クラス：電源トランスの２次側電圧クラス（１００Ｖ，２００Ｖ，４００Ｖ） 基本波入力電流（ＩＩ）は表４－１から選択します。 ２）機器の最大稼働率を求めます。 運転状態には、一定運転、間欠運転、ランダム運転などがありますが３０分という規定時間の区分で、負荷が最大 となる時間帯の値を使う必要があります。また、対象機器が１００台以上になる設備の場合は、設備全体または設備 群での最大需要率を稼動率として使用することができます。稼動率が求められない場合は、１００％としてください。 ３）各次数別の高調波流出電流を求めます。 （注）高調波電流発生率は、表４－３から選択します。 ４）各次数別の高調波電流から契約電力１ｋＷ当たりの高調波電流（ｍＡ／ｋＷ）を求め、表４－４の高調波電流上限 値を超える場合は、高調波抑制対策が必要です。 次数別高調波流出電流（ｍＡ） ＝ 受電電圧換算の定格電流（ｍＡ） × 最大稼動率 × 高調波電流発生率 実稼動している高調波発生機器の最大総容量（３０分デマンド値） 高調波発生機器の総容量 最大需要率 ＝ ３０分間で機器の運転（ｋＶＡ）×時間（３０分） 最大需要率 ＝ 定格容量（ｋＶＡ） ×時間（３０分） 契約電力１ｋＷ当たりの次数別高調波流出電流（ｍＡ／ｋＷ） ＝ 次数別高調波流出電流（ｍＡ） 契約電力 （ｋＷ）Ｅ６５８０９８２⑩ 10 表４－１ インバータの入力定格容量及び基本波入力電流 電動機容量 （ｋＷ） 入力定格容量 ＰＩ（ＫＶＡ） 基本波入力電流 ＩＩ（Ａ） 単相 三相 100V 200V 200V 400V 0.1 0.22 2.11 1.05 0.61 0.30 0.2 0.35 3.40 1.70 0.98 0.49 0.4 0.57 5.61 2.81 1.61 0.81 0.75 0.97 9.51 4.76 2.74 1.37 1.5 1.95 － 9.51 5.50 2.75 2.2 2.81 13.7 7.93 3.96 3.7 4.61 － 13.0 6.50 5.5 6.77 19.1 9.55 7.5 9.07 25.6 12.8 11 13.1 36.9 18.5 15 17.6 49.8 24.9 18.5 21.8 61.4 30.7 22 25.9 73.1 36.6 30 34.7 98.0 49.0 37 42.8 121 60.4 45 52.1 147 73.5 55 63.7 180 89.9 75 87.2 245 123 90 104 293 147 110 127 357 179 132 153 － 216 160 183 258 200 229 323 220 252 355 250 286 403 280 319 450 315 359 506 355 405 571 400 456 643 450 512 723 500 570 804 530 604 852 560 638 900 630 718 1013
表４－２ 換算係数 回路分類 回 路 種 別 換算係数 Ｋｉ 適用 １ 三相ブリッジ 1-1 ６パルス変換装置 Ｋ１１＝１ － 1-2 １２パルス変換装置 Ｋ１２＝0.5 － 1-3 ２４パルス変換装置 Ｋ１３＝0.25 － ３ 三相ブリッジ （コンデンサ平滑） 3-1 リアクトルなし Ｋ３１＝3.4 インバータ 3-2 リアクトルあり（交流側） Ｋ３２＝1.8 3-3 リアクトルあり（直流側） Ｋ３３＝1.8 3-4 リアクトルあり （交流側・直流側） Ｋ３４＝1.4 ４ 単相ブリッジ （コンデンサ平滑） 4-1 リアクトルなし Ｋ41＝3.32 4-2 リアクトルあり（交流側） Ｋ42＝1.67 ５ 自励三相ブリッジ （電圧計ＰＷＭ制御） （電流計ＰＷＭ制御） ５ 高調波抑制ユニットＳＢ３ Ｋ５＝０ コンバータ １０ その他 １０ 高調波抑制ユニット ＳＣ７＋ＳＣＬ（交流リアクトル） ＳＣ７（アドバンス）＋ＳＣＬ（交流リア クトル） Ｋ１０＝0.1 Ｋ１０＝0 ＶＦ-ＦＳ１（独自回路方式） Ｋ１０＝2.1 インバータ ＶＦ-ＦＳ１＋ＡＣＬ（入力リアクトル） Ｋ１０＝1.5 インバータ VF-AS1/VF-PS1 (直流リアクトル内蔵機種) K１０＝2.3 インバータ （注１）本表はＪＥＭ－ＴＲ ２０１:2007｢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｣を参照。 必要部分のみ記載しています。
Ｅ６５８０９８２⑩ 12 表４－３－１ 個別機器の高調波電流発生量 ・回路分類３：三相ブリッジ（コンデンサ平滑） 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 リアクトルあり （交流側） 38 14.5 7.4 3.4 3.2 1.9 1.7 1.3 リアクトルあり （直流側） 30 13 8.4 5.0 4.7 3.2 3.0 2.2 リアクトルあり （交流側・直流側） 28 9.1 7.2 4.1 3.2 2.4 1.6 1.4 電源インピーダンス：１％ 交流側リアクトル ：３％（電源インピーダンス１％を含む。） 直流側リアクトル ：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４－３－２ 個別機器の高調波電流発生量 ・回路分類４：単相ブリッジ（コンデンサ平滑） 次 数 ５ ７ １１ １３ １７ １９ ２３ ２５ リアクトルなし 66.6 42.4 6.6 4.3 3.1 1.7 - - リアクトルあり （交流側） 39.9 12.3 5.2 2.6 1.6 1.4 - - 電源インピーダンス：１．６％ 交流側リアクトル ：５％（電源インピーダンス１．６％を含む。） 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４－３－３ 個別機器の高調波電流発生量 ・回路分類１０：その他 次 数 ５ ７ １１ １３ １７ １９ ２３ ２５ ＶＦＦＳ１（独自回路方式） 20.2 14.5 8.6 8.9 7.4 5.5 5.6 2.1 ＶＦＦＳ１＋ＡＣＬ（入力リアクトル） 19.6 15.8 12.1 2.6 3.1 2.1 1.0 1.1 高調波抑制ユニットＳＣ７使用時 0.57 0.20 0.05 0.53 0.44 0.13 0.15 0.27 高調波抑制ユニットＳＣ７(アドバンス) 使用時 ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ VFAS1/VFPS1 （直流リアクトル内蔵機種） 44 22 8.4 5.0 4.7 3.2 3.0 2.2 表４－４ 契約電力１ｋＷ当たりの高調波電流上限値 （単位 ｍＡ／ｋＷ） 受電電圧 （ｋＶ） ５次 ７次 １１次 １３次 １７次 １９次 ２３次 ２３次 超過 ６．６ ３．５ ２．５ １．６ １．３ １．０ ０．９０ ０．７６ ０．７０ ２２ １．８ １．３ ０．８２ ０．６９ ０．５３ ０．４７ ０．３９ ０．３６ ３３ １．２ ０．８６ ０．５５ ０．４６ ０．３５ ０．３２ ０．２６ ０．２４ ６６ ０．５９ ０．４２ ０．２７ ０．２３ ０．１７ ０．１６ ０．１３ ０．１２ ７７ ０．５０ ０．３６ ０．２３ ０．１９ ０．１５ ０．１３ ０．１１ ０．１０ １１０ ０．３５ ０．２５ ０．１６ ０．１３ ０．１０ ０．０９ ０．０７ ０．０７ １５４ ０．２５ ０．１８ ０．１１ ０．０９ ０．０７ ０．０６ ０．０５ ０．０５ ２２０ ０．１７ ０．１２ ０．０８ ０．０６ ０．０５ ０．０４ ０．０３ ０．０３ ２７５ ０．１４ ０．１０ ０．０６ ０．０５ ０．０４ ０．０３ ０．０３ ０．０２ 計算方法など詳細については、下記資料など参照ください。 ★日本電機工業会技術資料 ＪＥＭ－ＴＲ２０１「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」 ★各電力会社発行の「高調波発生機器からの高調波流出電流計算書」
５．高調波抑制対策
高調波抑制には、大きく分けて機器（インバータ）側で対策と電源系統全体での対策があります。 《インバータ側での高調波抑制対策》 ・ リアクトルの設置（入力リアクトル、直流リアクトル） ・ 高調波抑制ユニットの設置 《電源系統全体での高調波抑制対策》 ・ 電源トランスの多パルス化５.１.リアクトルの設置
インバータ運転による高調波抑制としてリアクトルの設置があります。 リアクトルにはインバータの電源側（入力）に設置する入力リアクトルとコンバータ部（ダイオードブリッジ）で直 流（ＤＣ）に変換後、直流ラインに設置する直流リアクトルがあります。設置位置により高調波抑制以外にも効果があ りますので必要に応じて設置してください。 リアクトル 効 果 高調波抑制 力率改善 外来サージ抑制 入力リアクトル ○ ○ ○ 直流リアクトル ○ 大 ○ 大 なし 商用電源 モータ Ｍ 直流リアクトル 入力リアクトルＥ６５８０９８２⑩ 14
５.２.高調波抑制ユニットの設置
５.２.１. 高調波抑制ユニットＳＢ３
インバータの電源側に設置し、入力電流波形を常に正弦波に近くなるように制御する正弦波ＰＷＭコンバータです。 ＳＢ３を設置することにより ・ ＳＢ３への入力電流波形を常に正弦波に近くなるように制御し、高調波を大幅に抑制します。 ・ 『特定需要家 高調波抑制対策ガイドライン』において、回路種別に自励三相ブリッジの等価容量における換算係 数 Ｋ５＝０ として扱うことができます。 ・ 入力力率をほぼ１に制御するため、モータと同程度の電源容量にすることができます。 ・ モータからの回生エネルギーを制動抵抗器で消費せずに電源側に戻すことができるので省エネルギー運転ができま す。 ・ ＳＢ３の出力電圧を一定に制御するため、電源電圧が変化してもインバータの出力電圧は変化せず安定した運転が できます。 【システム構成図】 【ＳＢ３選定：２００Ｖクラス】 最大適用 インバータ （ｋＷ） 高調波抑制 ＳＢ３ ユニット形式 入力リアクトル 形式 高周波フィルタ ラジオノイズ 低減フィルタ （オプション）＊５ リアクトル形式 コンデンサ形式5.5 SB3-2055BY-A3 SBL-2030 SBL-2030A1 RCL-2055-A7 NF3030A-MJ 11 SB3-2110BY-A3 SBL-2060 SBL-2060A1 RCL-2110-A7 NF3050A-MJ 22 SB3-2220P1 SBL-2088 SBL-2088A1 RCL-2220-A6 NF3100A-MJ 37 SB3-2370P1 SBL-2144 SBL-2144A1 RCL-2370-A6 NF3150A-MJ 55 SB3-2550P1 SBL-2220 SBL-2220A1 RCL-2550-A6 NF3200A-MJ
【ＳＢ３選定：４００Ｖクラス】 最大適用 インバータ （ｋＷ） 高調波抑制 ＳＢ３ ユニット形式 入力リアクトル 形式 高周波フィルタ ラジオノイズ 低減フィルタ （オプション）＊５ リアクトル形式 コンデンサ形式 22 SB3-4220P1 SBL-4044 SBL-4044A1 RCL-4220-A6 NF3050C-MJ 37 SB3-4370P1 SBL-4072 SBL-4072A1 RCL-4370-A6 NF3080C-MJ 55 SB3-4550P1 SBL-4110 SBL-4110A1 RCL-4550-A6 NF3150C-MJ 75 SB3-4750P1 SBL-4144 SBL-4144A1 RCL-4750-A6 NF3150C-MJ 110 SB3-4110KP1 SBL-4210 SBL-4210A1 RCL-4110K-A6 NF3200C-MJ ２並列 160 SB3-4160KP1 SBL-4310 SBL-4310A1 RCL-4160K-A6 NF3250C-MJ ２並列 ＊１：電源側が発電機の場合やＳＢ３容量以下のトランスの場合、ＳＢ３のスイッチング高周波の影響が考えられます。（詳 細は、「E6580924：高調波抑制ユニット SB3 適用上の注意事項」を参照してください。） ＊２：入力リアクトルおよび高周波フィルタは必ずこの位置に接続してください。 ＊３：インバータには直流リアクトルを接続しないでください。 ＊４：高周波漏れ電流対策として零相リアクトルフェライトコア形（形式：ＲＣ９１２９）が必要となる場合 があります。 ＊５：ＳＢ３容量≧インバータ容量の場合は、インバータ容量により定格を選定してください。 （注）ＳＢ３の入力側及びインバータの出力側には力率改善用コンデンサを設置しないでください。コンデン サに高周波成分を含んだ大電流が流れ、コンデンサに悪影響を与えます。 また、出力側コンデンサはインバータが過電流トリップする原因となります。 モータ Ｍ ＳＢ３ 高調波抑制 ユニット ＩＮＶ インバータ 高周波フィルタ用 コンデンサ ラ ジ オ ノ イ ズ 低減フィルタ （オプション） ＊５ 入力 リアクトル 高周波フィルタ用 リアクトル MCCB 電源側 ＊３ ＊２ ＊２ ＊２
５.２.２. 高調波抑制ユニットＳＣ７（アドバンス）
インバータの電源側に設置し、入力電流波形を正弦波に近くなるように制御する高力率の順変換装置（コンバータ） です。 ＳＣ７（アドバンス）を設置することにより ・ ＳＣ７への入力電流波形を正弦波に近くなるように制御し、高調波を大幅に抑制します。 ・ 『特定需要家 高調波抑制対策ガイドライン』において、換算係数 Ｋ１０＝０ として扱うことができます。 ・ 高調波抑制ユニットＳＢ３ユニットと比較して１／３のサイズです。 ・ ユニットを並列接続し、最大２００Ｖクラス１３２ｋＷ ４００Ｖクラス６３０ｋＷのインバータに適用できます。 【システム構成図】 【ＳＣ７選定：２００Ｖクラス】 最大適用 インバータ （ｋＷ） 高調波抑制 ＳＣ７ ユニット形式 入力リアクトル 形式 ラジオノイズ 低減フィルタ 22 SC7-2220B1 SCL-2220 NF3100A-MJ 37 SC7-2370B1 SCL-2370 NF3150A-MJ 55 SC7-2550B1 SCL-2550 NF3250A-MJ 75 SC7-2370B1 ２並列 SCL-2370 ２個 NF3200A-MJ ２並列 110 SC7-2550B1 ２並列 SCL-2550 2 個 NF3250A-MJ ２並列 132 SC7-2550B1 ３並列 SCL-2550 ３個 NF3250A-MJ ３並列 【ＳＣ７選定：４００Ｖクラス】 最大適用 インバータ （ｋＷ） 高調波抑制 ＳＣ７ ユニット形式 入力リアクトル 形式 ラジオノイズ 低減フィルタ 22 SC7-4220B1 SCL-4370 NF3050C-MJ 37 SC7-4370B1 SCL-4370 NF3080C-MJ 55 SC7-4550B1 SCL-4550 NF3150C-MJ 75 SC7-4750B1 SCL-4110K NF3150C-MJ 110 SC7-4110KB1 SCL-4110K NF3250C-MJ 220 SC7-4110KB1 ２並列 SCL-4110K 2 個 NF3250C-MJ ２並列 315 SC7-4110KB1 ３並列 SCL-4110K 3 個 NF3250C-MJ ３並列 400 SC7-4110KB1 ４並列 SCL-4110K ４個 VW3A4412 500 SC7-4110KB1 ５並列 SCL-4110K ５個 VW3A4411 ２並列 モータ Ｍ ＳＣ７ 高調波抑制 ユニット ＩＮＶ インバータ 入力 リアクトル 電源側 ラジオノイズ 低減フィルタＥ６５８０９８２⑩ 16
５.３.電源トランスの多パルス化
５.３.１. 多パルス接続
高調波流出電流抑制として変圧器設備（トランス）の組み合わせにより多パルス化させる方法があります。 高調波電流の次数ｎは、 ｎ＝ ｋ×Ｐ±１ ｎ：発生次数 ｋ：整数 Ｐ：パルス数 で示され、６パルス入力機器（インバータ）の場合、５・７・１１・１３・１７・１９次数～の高調波電流が発生しま す。結線方式の異なるＹ－△、△－△の変圧器の組み合わせにより、２次側の電圧位相が３０度異なる設備とすると １２パルスとなり、１１・１３・２３・２５次数～の高調波電流が発生し、５・７・１７・１９次数～の高調波電流が 減少します。（負荷分担が５０％－５０％の場合） １２パルス接続（多パルス）時は、各変圧器に対して負荷を均等配分する必要があります。また、インバータの場合 【三相ブリッジ（コンデンサ平滑）】でもリアクトル有無により回路種別が４種類（Ｋ３１～Ｋ３４）あり、それぞれ高調波 電流の発生量や位相角が異なるため、基本的には同一回路種別の多パルス化が望まれます。 負 荷 負荷 負荷 負荷 負荷 負荷 １２パルス接続 ６パルス接続 負 荷 負荷 負荷 負荷 負荷 負荷付録１．ＶＦ－ＦＳ１の高調波発生機器製作者申告書
高調波発生機器諸元 製造業者 型式 定格容量(kVA) 使用電圧(V) 東芝ｼｭﾈﾃﾞｰﾙ・ｲﾝﾊﾞｰﾀ（株） VF-FS1 型式 VF-FS1 入力定格容量 VF-FS1 入力電圧 ＊ 型式は適用 VFFS1 の仕様表に記載されています。 基本波に対する高調波発生率(%) 6 パ ル ス 換 算 係 数 K i 次数(n) 5 次 7 次 11 次 13 次 17 次 19 次 23 次 25 次 発 生 率 ( % I n ) 20.2 14.5 8.6 8.9 7.4 5.5 5.6 2.1 K10 = 2.1 機器の基本回路図 Cd イ ン バ ー タ 回 路 部 Ia Va M 3～ 三相整流器 Pm 三相交流電源 モータ負荷 ・Va：三相交流電源の線間電圧（V） ・Ia：三相交流電源の相電流（In：ｎ次高調波電流）（A） ・Cd：平滑コンデンサのキャパシタンス（F） ・Pm：モータ定格出力（W） 高調波成分の発生量を表したスペクトラム図 高調波電流発生量 50 60 70 80 90 100In
=
In
/F
(%
)
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付録２．ＶＦ－ＦＳ１入力リアクトル（％Ｘａ＝２％）併用時の高調波発生機器製作者申告書
高調波発生機器諸元 製造業者 型式 定格容量(kVA) 使用電圧(V) 東芝ｼｭﾈﾃﾞｰﾙ・ｲﾝﾊﾞｰﾀ（株） VFFS1 型式 VF-FS1 入力定格容量 VFFS1 入力電圧 ＊ 型式は適用 VFFS1 の仕様表に記載されています。定格容量については付表１を参照ください。 基本波に対する高調波発生率(%) 6 パ ル ス 換 算 係 数 K i 次数(n) 5 次 7 次 11 次 13 次 17 次 19 次 23 次 25 次 発 生 率 ( % I n ) 19.6 15.8 12.1 2.6 3.1 2.1 1.0 1.1 K10 = 1.5 機器の基本回路図 Xa Cd イ ン バ ー タ 回 路 部 Ia Va M 3～ 三相整流器 Pm 三相交流電源 交流リアクトル モータ負荷 ・Va：三相交流電源の線間電圧（V） ・Ia：三相交流電源の相電流（In：ｎ次高調波電流）（A） ・Cd：平滑コンデンサのキャパシタンス（F） ・Pm：モータ定格出力（W） １００ ）／Ｖ Ｘ Ｉ ３ ＝（ ・％Ｘa １ a a 高調波成分の発生量を表したスペクトラム図 高調波電流発生量 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 次数ｎ（次）発
生率
I%
In
=
In
/F
(%
)
注）本インバータの基本波に対する高調波発生率(%)は、一部の回路を簡略化した等価回路でシミュレーション計算を行 い算出したものです。 注）本インバータの基本波に対する高調波発生率(%)の算出は、リアクトルを接続しない場合でも電源系統分を１％見込 んでいます。 注）本インバータは、機器の基本回路図は三相ブリッジ（コンデンサ平滑）と同一ですが、平滑コンデンサ Cd の蓄積 エネルギーが高調波抑制対策技術指針の回路分類３に示された範囲とは異なる値を使用しています。付録３．ＳＣ７（アドバンス）の高調波発生機器製作者申告書
高調波発生機器諸元 製造業者 型式 定格容量(kVA) 使用電圧(V) 東芝ｼｭﾈﾃﾞｰﾙ･ｲﾝﾊﾞｰﾀ(株) SC7 型式(SC7-□□□□B1)＋ インバータ型式 SC7入力定格容量 SC7入力電圧 ＊ 型式，定格容量は適用ＳＣ７の仕様表に記載されています。 基本波に対する高調波発生率(%) 6 パ ル ス 換 算 係 数 K i 次数(n) 5次 7次 11次 13次 17次 19次 23次 25次 発生率 (%In) 0 0 0 0 0 0 0 0 K10＝0 高調波成分の発生量を表したスペクトラム図 高調波電流発生量 90 100 機器の基本回路図ｲﾝﾊﾞｰﾀ
回路
Ｍ
3～ 正弦波 PWM 制御 力率制御 位相検出 電流検出Ｅ６５８０９８２⑩ 20
