アクティブ高調波フィルタAHF

製品紹介

IEEE 519規格の要件に従い、全高調波歪率（THD）は5%未満でなければなりません。AHFを使用して2～50次高調波補償をカバーし、IEEE 519規格を満たします。

AHFは外部変流器（CT）を使用して、電流または負荷電流をリアルタイムで検出します。AHFは3レベルトポロジに基づいています。DSP+FPGAコントローラは、高速フーリエ変換により負荷の基本正弦波電流と各高調波電流を抽出し、dq回転座標を介して有効電力、無効電力、および逆相データを取得します。次に、IGBT電力変換器が高調波と同振幅で逆極性（高調波、無効、不平衡）の補償電流を生成し、その補償電流を系統に注入することで、電力系統側の電力品質改善機能を実現し、システム内の高調波を除去します。

AHF制御原理図

AHFシステムトポロジ（NPC3レベルアーキテクチャ）

AHF動作原理図

AHF技術パラメータ一覧

技術データと仕様
定格電圧(V)	400V	480V	690V
定格容量(A)	30A 50A 75A 100A 150A	30A 50A 75A 100A 150A	100A 150A
動作周波数	50/60Hz±10%(45~66Hz)
回路トポロジ	3レベルNPC
補償モード	高調波補償、無効電力補償、三相負荷不平衡補償
高調波フィルタ能力	定格負荷で95%以上
フィルタ範囲	2次～51次奇数次高調波（選択的または全補償）
CT設置位置	系統/負荷側
CT設置方式	開放型または閉鎖型（並列運転時は開放型推奨）
配線方式	三相三線式 / 三相四線式
並列台数	≤20（1台の制御盤で最大8台制御可能）
冗長性	任意のAHFユニットが独立して動作可能
高調波低減率	≥95%（代表的な高調波次数歪みに対して）
フィルタ性能	フィルタ性能は、通常、定格負荷時（最も過酷な負荷下でも）THDi ≤ 5%
過負荷容量	定格電流の110%で連続運転可能、定格電流の120%で1分間運転可能
目標力率	-1.0～+1.0で調整可能
三相負荷平衡効果	≤5%、逆相および零相を軽減
中性線フィルタ容量	定格フィルタ電流の3倍（4線式デバイスの場合）
スイッチング/制御周波数	20kHz
全容量応答時間	≤5ms
出力電流制限	定格容量の100%以内に自動制限して出力
制御アルゴリズム	インテリジェントFFT、適応制御アルゴリズム
コントローラ	DSP+FPGA
保護	ハードウェア保護（IGBT ERR）、ソフトウェア保護（OV OC OF OL…）
通信インターフェース	RS485およびCAN
ヒューマンマシンインターフェース	外部7インチ画面 / 画面なし / 1.8インチ画面（オプション）
通信プロトコル	工場出荷時デフォルトでModbusリモート通信プロトコルをサポート。通信インターフェースはRS485およびCANバスを使用し、携帯電話アプリ（オプション）操作をサポート。
騒音	<60db（低速運転時<45db）
設置方法	モジュール埋め込み（ラック）、壁掛け、自立設置
保護等級	IP20
冷却方式	速度制御インテリジェント空冷PWMファン
色	RAL7035、RAL9005、カスタム色
周囲温度	-25~55℃
相対湿度	最大95%、結露なきこと
設置標高	定格容量で≤3000m。3000m超の場合は適宜容量を低減（100mあたり1%ディレーティング）
資格	試験報告書
実施基準	IEEE 519

高調波の害と原因（参考：富士電機）

印加電圧が正弦波であっても非線形動作特性を持つ電気機器は多数存在し、そのような機器が引き込む電流は非正弦波となります。配電回路で使用されるこれらの非線形機器は非線形電流を生成し、それが電圧歪みを引き起こします。これらの非線形電流と電圧は、一般に高調波電流および高調波電圧と呼ばれています。これらの高調波を無視または検出しないと、高調波共振状態を引き起こす可能性があり、システム運用上の問題を引き起こし、顧客からの苦情、電力機器の寿命短縮、効率と性能の低下につながる可能性があります。高調波電流と電圧は、電力系統自体と接続された負荷に多くの悪影響を及ぼす可能性があります。電子機器の誤動作、コンデンサの故障、変圧器や中性線の過熱、回転機械の過度の発熱などがその影響の一部です。

AHFの動作原理（参考：Eaton）

高調波は非線形負荷から発生します。アクティブ高調波フィルタは、ハーモニック補正ユニットとも呼ばれ、ノイズキャンセレーションシステムのように動作し、等しく逆位相の周波数を注入して高調波を軽減する並列デバイスです。フィルタは力率を補正するために追加の電流を供給することもできます。その結果、電源からユーティリティに戻る電流は、位相の合ったクリーンな電流だけになります。

例えば、4台の6パルス可変周波数ドライブを同時に運転すると、5次、7次、11次、13次の高調波スペクトルが発生します。波形には全高調波歪みにかなりの量の高調波電流が含まれます。アクティブ高調波フィルタをオンにすると、等しく逆位相の高調波を注入して存在する高調波を打ち消します。波形はクリーンで位相が合ったものになります。高調波スペクトルを再度確認すると、電流歪みは非常に低くなっています。

アクティブ高調波フィルタの追加は、電力系統にとって優れた高調波解決策となり得ます。他のオプションよりもコストがかかりますが、複数のドライブが常時運転され、バックアップ用のドライブも複数ある場合、高調波フィルタは負荷から発生するあらゆる高調波を確実に捕捉する方法となります。ただし、システム設計の観点から重要な点は、ドライブから発生する高調波を最小限に抑えるために、ドライブにDCチョークまたはACラインリアクトルのいずれかを装備する必要があることです。

アクティブ高調波フィルタは通常、50A、75A、100A、200A、300Aのユニットで提供され、並列接続が可能です。アクティブ高調波フィルタを使用するもう一つの利点は、過負荷にならないことです。なぜなら、最大の高調波電流と力率補正を出力すると、そのレベル（100Aでも120Aでも、状況に応じて）で出力を停止するからです。

電力系統にアクティブ高調波フィルタを使用することで、内部および外部の高調波保護のためのシステムレベルのソリューションが提供されます。

AHF( Active Harmonic Filter)
AHF is an active harmonic filter used in power grid systems. AHF eliminates harmonic currents caused by nonlinear loads in the power grid bus and improves the power quality in the power grid and cover the 2-50th harmonic compensation to meet the IEEE 519 standard.AHF runs in parallel in the power grid bus. Compared with LC series resonant passive harmonic filters, it has the advantages of fast speed, high efficiency, small size and low cost. It is currently the most ideal harmonic filtering device for power grid.
• Item NO: AHF
• OEM & ODM Service: Available
• Order(MOQ):1
• Payment:T/T,LC

製品紹介

IEEE 519規格の要件に従い、全高調波歪率（THD）は5%未満でなければなりません。AHFを使用して2～50次高調波補償をカバーし、IEEE 519規格を満たします。

AHFは外部変流器（CT）を使用して、電流または負荷電流をリアルタイムで検出します。AHFは3レベルトポロジに基づいています。DSP+FPGAコントローラは、高速フーリエ変換により負荷の基本正弦波電流と各高調波電流を抽出し、dq回転座標を介して有効電力、無効電力、および逆相データを取得します。次に、IGBT電力変換器が高調波と同振幅で逆極性（高調波、無効、不平衡）の補償電流を生成し、その補償電流を系統に注入することで、電力系統側の電力品質改善機能を実現し、システム内の高調波を除去します。

AHF制御原理図

AHFシステムトポロジ（NPC3レベルアーキテクチャ）

AHF動作原理図

AHF技術パラメータ一覧

技術データと仕様
定格電圧(V)	400V	480V	690V
定格容量(A)	30A 50A 75A 100A 150A	30A 50A 75A 100A 150A	100A 150A
動作周波数	50/60Hz±10%(45~66Hz)
回路トポロジ	3レベルNPC
補償モード	高調波補償、無効電力補償、三相負荷不平衡補償
高調波フィルタ能力	定格負荷で95%以上
フィルタ範囲	2次～51次奇数次高調波（選択的または全補償）
CT設置位置	系統/負荷側
CT設置方式	開放型または閉鎖型（並列運転時は開放型推奨）
配線方式	三相三線式 / 三相四線式
並列台数	≤20（1台の制御盤で最大8台制御可能）
冗長性	任意のAHFユニットが独立して動作可能
高調波低減率	≥95%（代表的な高調波次数歪みに対して）
フィルタ性能	フィルタ性能は、通常、定格負荷時（最も過酷な負荷下でも）THDi ≤ 5%
過負荷容量	定格電流の110%で連続運転可能、定格電流の120%で1分間運転可能
目標力率	-1.0～+1.0で調整可能
三相負荷平衡効果	≤5%、逆相および零相を軽減
中性線フィルタ容量	定格フィルタ電流の3倍（4線式デバイスの場合）
スイッチング/制御周波数	20kHz
全容量応答時間	≤5ms
出力電流制限	定格容量の100%以内に自動制限して出力
制御アルゴリズム	インテリジェントFFT、適応制御アルゴリズム
コントローラ	DSP+FPGA
保護	ハードウェア保護（IGBT ERR）、ソフトウェア保護（OV OC OF OL…）
通信インターフェース	RS485およびCAN
ヒューマンマシンインターフェース	外部7インチ画面 / 画面なし / 1.8インチ画面（オプション）
通信プロトコル	工場出荷時デフォルトでModbusリモート通信プロトコルをサポート。通信インターフェースはRS485およびCANバスを使用し、携帯電話アプリ（オプション）操作をサポート。
騒音	<60db（低速運転時<45db）
設置方法	モジュール埋め込み（ラック）、壁掛け、自立設置
保護等級	IP20
冷却方式	速度制御インテリジェント空冷PWMファン
色	RAL7035、RAL9005、カスタム色
周囲温度	-25~55℃
相対湿度	最大95%、結露なきこと
設置標高	定格容量で≤3000m。3000m超の場合は適宜容量を低減（100mあたり1%ディレーティング）
資格	試験報告書
実施基準	IEEE 519

高調波の害と原因（参考：富士電機）

印加電圧が正弦波であっても非線形動作特性を持つ電気機器は多数存在し、そのような機器が引き込む電流は非正弦波となります。配電回路で使用されるこれらの非線形機器は非線形電流を生成し、それが電圧歪みを引き起こします。これらの非線形電流と電圧は、一般に高調波電流および高調波電圧と呼ばれています。これらの高調波を無視または検出しないと、高調波共振状態を引き起こす可能性があり、システム運用上の問題を引き起こし、顧客からの苦情、電力機器の寿命短縮、効率と性能の低下につながる可能性があります。高調波電流と電圧は、電力系統自体と接続された負荷に多くの悪影響を及ぼす可能性があります。電子機器の誤動作、コンデンサの故障、変圧器や中性線の過熱、回転機械の過度の発熱などがその影響の一部です。

AHFの動作原理（参考：Eaton）

高調波は非線形負荷から発生します。アクティブ高調波フィルタは、ハーモニック補正ユニットとも呼ばれ、ノイズキャンセレーションシステムのように動作し、等しく逆位相の周波数を注入して高調波を軽減する並列デバイスです。フィルタは力率を補正するために追加の電流を供給することもできます。その結果、電源からユーティリティに戻る電流は、位相の合ったクリーンな電流だけになります。

例えば、4台の6パルス可変周波数ドライブを同時に運転すると、5次、7次、11次、13次の高調波スペクトルが発生します。波形には全高調波歪みにかなりの量の高調波電流が含まれます。アクティブ高調波フィルタをオンにすると、等しく逆位相の高調波を注入して存在する高調波を打ち消します。波形はクリーンで位相が合ったものになります。高調波スペクトルを再度確認すると、電流歪みは非常に低くなっています。

アクティブ高調波フィルタの追加は、電力系統にとって優れた高調波解決策となり得ます。他のオプションよりもコストがかかりますが、複数のドライブが常時運転され、バックアップ用のドライブも複数ある場合、高調波フィルタは負荷から発生するあらゆる高調波を確実に捕捉する方法となります。ただし、システム設計の観点から重要な点は、ドライブから発生する高調波を最小限に抑えるために、ドライブにDCチョークまたはACラインリアクトルのいずれかを装備する必要があることです。

アクティブ高調波フィルタは通常、50A、75A、100A、200A、300Aのユニットで提供され、並列接続が可能です。アクティブ高調波フィルタを使用するもう一つの利点は、過負荷にならないことです。なぜなら、最大の高調波電流と力率補正を出力すると、そのレベル（100Aでも120Aでも、状況に応じて）で出力を停止するからです。

電力系統にアクティブ高調波フィルタを使用することで、内部および外部の高調波保護のためのシステムレベルのソリューションが提供されます。