PIAPF アクティブ電力フィルタ

PIAPFシリーズアクティブ電力フィルタの主な機能は、設備によって発生した高調波電流を除去することです。その動作モードは以下の通りです：リアルタイム高精度サンプリング - フーリエ高速解析 - 精密な高調波電流出力補償。

高速DSPデバイスによるデジタル信号処理技術、高速フーリエ変換および瞬時無効電力理論アルゴリズム、高周波PWM駆動技術などを活用し、能動的かつ積極的なアプローチを採用することにより、電源系統の高調波を迅速かつ連続的に検出・分析した結果を基に、同一サイクル内でPIAPF有源電力フィルターは設備によって生成されたものと反対方向の高調波電流を発生させます。これにより、同じ周波数および振幅の高調波電流が積極的に除去されます。

本製品はJB/T 11067-2011「低圧電力用有源電力フィルター装置」規格に準拠しており、第三者機関による型式試験報告書を取得済みです。

単一モジュールの定格フィルター電流：50A / 75A / 100A / 150A / 200A
単一キャビネットにおける最大フィルター電流は800A

◆ 高速：動的リアルタイム追跡および補償、応答速度が速く、瞬時応答時間 ≤ 1ms、完全応答時間 ≤ 10ms

◆ 高精度：高精度FFTおよび対称成分アルゴリズムを採用し、2次から61次までの高調波成分に対して全体または選択的な補償が可能で、高精度なフィルタリング機能を備えています

◆ 高効率：電源容量が十分な条件下で、高調波含有率を5％以下に維持し、フィルタリング効率が高く、電力損失が少なく、系統インピーダンスの影響を受けません

◆ 安定性：完璧なLCR出力回路とソフトウェアダンピングアルゴリズムにより、過負荷を自動的に抑制し、共振のリスクなし。多重保護機能によりシステムの安全で信頼性の高い運転を保証

◆ 統合性：高調波電流、無効電力および三相負荷のバランスを補償可能で、一台で複数機能を実現します

◆ インテリジェント：故障の自己診断、履歴イベント記録、RS485インターフェース＋標準MODBUS通信プロトコル、リモートモニタリング

コンポーネント構成

◆ IGBT高周波電力用電力電子スイッチ

◆ 高品質直流支援エネルギー貯蔵システム

◆ LCR出力モジュール

◆ DSPデータ処理および通信コンポーネント

◆ FPGAパルスおよび保護ロジック処理コンポーネント

◆ タッチ式LCDディスプレイ、高効率UIインターフェース

・設計と選定

ハーモニック容量設計

大容量のハーモニック源に対しては、現地処理が適しており、ポイントツーポイントの処理の方が経済的かつ合理的です。小容量の分散型ハーモニック源については、ハーモニック変動が大きく、多くの不確定要素によりハーモニック次数および含有量の変化が不規則になるため、集中処理が適しています。

高調波の流れや変動の特性により、高調波対策計画や高調波フィルター装置を設計する必要がある場合には、電源品質分析装置により高調波データを測定することができます。この方法は、すでに運用を開始している設備を備えた電力網や、容量拡張を必要とする電力網の高調波対策に適用されます。もちろん、測定データの信頼性と正確性を確保するためには、高調波発生源の動作原理やプロセスを熟知し、電力網構造を理解した上で、GB/T 14549-1993「電力品質－公共電力網における高調波」の附属書Dの要求に従って信頼性の高い高調波測定器および正確な測定方法を採用することが必要です。一方で、まだ設計段階にある新規プロジェクトにおいては、電気設計者が電気設備の十分な高調波データを取得することはできません。このような状況を考慮し、多くの業界での測定および経験的な知見をもとに、電気設計者が設計・図面作成を行う際に参考にできる経験式が得られています。

次の経験式は設計要件を満たすことができ、算出された高調波電流に基づいてアクティブフィルタ装置を選定できます。

◆ 集中処理：

集中補償は、負荷の種類が多く、散在する非線形負荷の数が多く、個々の非線形負荷の高調波含有量が少ない電力分配システムに適用されます。PIAPFアクティブフィルタ装置は、電力網の低圧受電端に設置することで、電力分配システム内に存在する高調波を総合的に処理できます。

* 注意：上記式は、変圧器の二次側における集中処理に適用されます。

ただし、S：変圧器容量、U：変圧器二次側の定格電圧、K：負荷率、IHR：高調波電流、THDi：電流の全高調波歪率です。

値の範囲：

Kは変圧器の負荷率を表し、変圧器設計におけるその値の範囲は0.6～0.85です。THDiは上記式における唯一の変数であり、その値の範囲は業界ごとに異なる負荷によって決まります。

◆ オンサイト処理：

オンサイト補償は、単一の大型高調波含有量が多く、分散配置された電力分配システムに適用可能です。負荷入力側にPIAPFアクティブフィルターを設置することで、理想的な処理効果を得ることができます。電力分配システム内に大電力の高調波発生源がある場合、負荷入力側でオンサイト処理を行うことも可能です。これは以下の式2を用いて算出できます。

ここでIは設備の定格電流を表します。上記式では負荷が全負荷で運転している場合（K=1）のみを考慮しています。実際の運転におけるNK値は設計において考慮する必要があります。これは以下の式3に示されています。

◆ 推定式：

推定式4は日常の設計作業で使用できます：

上記で算出された高調波電流とPIAPF製品の既存モデルに基づき、設置容量を決定してください。PIAPFの設置容量は、式5に従って選定でき、係数はAPFが一定の余裕を持つためのものです。

IAはAPFの設置容量を表し、IHRは高調波電流を表します。

注：上記の分析から、THDiが決定すべき主な変数であることが分かります。その値は「APF選定早見表」および「各種産業における高調波処理要約」を参照してください。

各種産業における高調波処理要約

各種負荷機器によって発生する主な高調波特性

●の数は高調波発生源の汚染度を示します。●●●は重度汚染、●●は中度汚染、●は軽度汚染を示します。

一般的に、単相整流回路を含む機器は、その高調波スペクトルにすべての奇数次高調波を含みます。

三相整流設備の高調波特性は次の規則に従います：6パルス整流回路を含む機器の特性高調波周波数は5、7、11、13、17、19…、つまり6K±1（K=1、2、3…は自然整数）です。機器内部の整流回路が12パルスの場合、その特性高調波周波数は11、13、23、25…、つまり12K±1（K=1、2、3…は自然整数）となります。