富士時報
第69巻第12号(1996年12月)

電磁環境としての高調波問題

正田 英介

高調波関連技術の現状と展望

岡崎 金造

 パワーエレクトロニクス技術の飛躍的な発展と普及に伴って、その応用製品から発生する高調波の総量が増え続けており、電力系統の高調波電圧ひずみが近い将来、機器の許容値を超えると予測されている。本稿では1994年に制定・公布された高調波制御対策ガイドラインの概要と、富士電機で商品化しているパワーエレクトロニクス応用製品の高調波抑制技術および対策装置のアウトラインについて現在の状況と動向を紹介する。

パワーエレクトロニクス応用装置の発生する高調波

元吉  攻,大沢  博

 パワーエレクトロニクス応用装置の普及拡大に伴い、電動機やコンデンサなどの並列機器の過熱、また電力系統での異常高調波の発生などの障害が顕在化している。適切な高調波対策を立てるためには発生する高調波の性質を知る必要がある。本稿では代表的な変換装置としてサイリスタ整流器、サイクロンバータ、交流電力調整装置、およびPWMインバータを採り上げ、それぞれが発生する高調波について概説している。

鉄鋼プラントにおける高調波の発生とその制御対策

柴田 岩郎,有年 隆男

 鉄鋼プラントのなかで、大きな高調波を発生する製鋼アーク炉プロセスと可変速駆動装置を含む電動力応用プロセスについて、発生する高調波とその対策の概要を紹介する。製鋼アーク炉プロセスでは、DC炉のほうがAC炉に比べて発生する高調波が少ないことが示されている。また、高調波対策用フィルタの仕様決定上の留意点、および高調波対策検討にはシミュレーションを用いる手法が示されている。

電気鉄道設備における高調波の発生とその制御対策

津田 信吾,井上 亮二

 大きな高調波を発生する電気鉄道(電鉄)システムでは、通信線への誘導障害をはじめ、種々の高調波による障害を経験してきており、相応の対策および解析技術を確立してきた。直流・交流き電システムともに負荷である複数の車両が起動、加減速、停止を繰り返しながら軌道上を移動するため、電源にとって、電鉄は著しい変動負荷になっている。このような移動性高変動負荷をもつ電鉄システム・機器が電源や通信線などに及ぼす影響、および車両側と地上変動側が発生する高調波とその低減対策について紹介する。

大容量整流装置の発生する高調波とその抑制対策

神尾  明

 電解用に代表される大容量整流装置の高調波が他の電気機器に与える影響は無視できない。本稿では、整流装置から発生する高調波の様相と、コンデンサや発電機への影響などについて概説し、高調波の低減方法や抑制方法について最近の技術を紹介する。

自己消弧形素子を用いた補償装置とその適用例

宇都 克哉,山本 光俊,米田 和生

 電力系統の高調波や無効電力対策としてIGBTやGTOなどの自己消弧形素子を適用した自励式補償装置が実用化されている。本稿では、この代表例として、製鋼用アーク炉の発生する電圧フリッカを抑制するための自励式フリッカ補償装置(自励式SFC)と半導体電力変換装置が発生する高調波電流を補償するアクティブフィルタについて、その動作原理、特長を述べる。また、適用例として13MVA自励式SFCとFUJIACTシリーズおよび新系列のACT-MiNiシリーズを紹介する。

汎用インバータの発生する高調波とその抑制対策

川畑志農夫

 汎用インバータは、入力電圧および電流の定格で区分されて、2種類のガイドラインが適用される。この適用区分を説明するとともに、「家電・汎用品高調波抑制対策ガイドライン」に対する実行計画が1997年1月から実施されることを紹介する。
 もう一つの「高圧又は特別高圧で受電する需要家の高周波抑制対策ガイドライン」への対応として、まず高周波電流の計算方法を説明し、低減対策として、12パルス接続方式とPWMコンバータを紹介する。

UPSの発生する高調波とその抑制対策

本木  泰

 高度情報化社会の進展に伴い、情報通信機器に対して良質な電力を供給するため、UPS(無停電電源装置)が採用されている。UPSに対して、入出力性能の向上、小形・軽量化、低騒音化といった要求が強い。特に高周波抑制ガイドラインの制定により入力高調波電流の抑制が重要となっている。
 本稿ではUPSの高調波抑制技術の変遷と最新技術を紹介し、その技術を適用した製品UPS600、650シリーズについて紹介している。

高調波吸収同期機の開発

天満 孝昌,高瀬 冬人,芦澤  厚

 近年、半導体応用機器の普及により、電力系統の高調波が大きな問題となり、高調波の抑制方法がいろいろと考えられている。富士電機は新たに同期機を利用した高調波吸収方法を開発した。高調波吸収同期機は、回転子に多相の界磁巻線を設け、多相の第6高調波で励磁することにより、系統の第5、第7高周波を吸収することができる。高調波吸収同期機のシステムは、従来の同期発電機、同期電動機および同期調相機に適用できる。

高周波シミュレーション技術

中西 要祐,中森  昭,壹岐 浩幸

 パワーエレクトロニクス機器の普及に伴い電力系統に流出する高調波とその影響が注目されており、ガイドラインによる高調波規則が行われるようになってきた。本稿では、国内外における高調波解析手法の現状技術を述べるとともに、富士電機の解析事例として、(1)優れたグラフィツクインターフェースを備えたEMTDCによる解析例、(2)ドキュメント整理などのパーソナルコンピュータ上で作業に適した汎用の表、グラフ処理を備えたシミュレーション解析例、を述べる。

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