高調波の問題は、電気システムにおける一般的な電力品質の問題です。これらは、機器の通常の動作に影響を与えるだけでなく、エネルギーの無駄や機器の損傷につながる可能性があります。高調波を軽減するための最も簡単なアプローチには、次の手順が含まれます。
I. 高調波発生の原因を理解する
高調波は主に、可変周波数ドライブ (VFD)、無停電電源装置 (UPS)、LED 照明、コンピューター、その他の電子機器などの非線形負荷によって生成されます。これらのデバイスは動作中に非正弦波電流を生成するため、電力網に高調波が導入されます。{1}一般的な高調波には、3 次、5 次、7 次などの奇数次の高調波が含まれます。-
II.最も単純な高調波緩和方法
1. システムの短絡容量を増やす-
システムの短絡容量を強化すると、高調波電圧歪み率が減少します。{0}これは、より大きな変圧器を選択するか、電源距離を短くすることで実現できます。この方法は単純ではありますが、実際のグリッド条件によって制約されます。
2. 非線形荷重を最適に分散する
非線形負荷を 3 相すべてに均等に分散し、単一相への集中を避けます。このアプローチには追加の機器は必要ありません。三次高調波の効果の効果的な軽減は、配電設計時のバランスの取れた負荷分散によって実現されます。-
3.高調波抑制装置の活用
● パッシブフィルター (LC フィルター): 最もシンプルで経済的な高調波抑制ソリューションです。これらのフィルタはインダクタとコンデンサで構成され、特定の高調波周波数を効果的に吸収するように設計されています。たとえば、250Hz フィルターは 5 次高調波を抑制するように設計できます。
● アクティブ フィルター (APF): コストは高くなりますが、取り付けが簡単で大きな効果が得られます。高調波電流を継続的に検出し、逆補償電流を生成することで高調波を除去し、複数の高調波が同時に発生するシナリオに適しています。-
4. 低調波機器の選択-
新しい機器を購入する場合は、「低高調波」または「高調波抑制」機能が付いている製品を優先してください。このような機器は通常、PFC (力率改善) などの対策を内部に組み込んで、発生源での高調波の発生を低減します。
Ⅲ．実践的な推奨事項
1. 一次高調波発生源への対処を優先する
電力品質アナライザーを使用して一次高調波の発生源とその周波数を特定し、主要な問題の解決にリソースを集中します。通常、高調波問題の 80% は機器の 20% に起因します。
2. 簡単な修正ソリューション
● 可変周波数ドライブ (VFD) の出力に dv/dt フィルターまたは正弦波フィルターを取り付けます。
● スイッチモード電源 (SMPS) 機器に入力リアクトルを追加します。{0}
●デルタ構成で接続された変圧器を使用して単相非線形負荷に電力を供給し、ゼロ相高調波（3 次高調波など）を効果的にブロックします。-
3. 定期的な保守点検
フィルタや補正装置の動作状況を定期的に点検してください。コンデンサに膨らみや漏れがなく、リアクトルに過熱がないことを確認してください。簡単なメンテナンスにより、高調波緩和装置の長期にわたる効果的な動作が保証されます。-
IV.予防
1. 過度の緩和を避ける。全高調波歪み (THD) を 5% ～ 8% の妥当な範囲内に維持します。
2. 軽減計画では、システム内の背景高調波の影響を考慮する必要があります。
3. 単純な方法がすべてのシナリオに適しているとは限りません。産業環境では、組み合わせたソリューションが必要になる場合があります。
V. 費用対効果の分析-
簡易性と経済性を考慮して、次の順序で対策を優先させます。
1. 負荷分散 (コストゼロ)。
2. 入力リアクトルの設置（低コスト）。
3. パッシブフィルターの取り付け（中コスト）。
4. アクティブ フィルターの実装 (コストが高くなります)。
これらの方法は、ほとんどのシナリオで高調波の問題を効果的に制御できます。実際のアプリケーションでは、最も適切な単純な緩和ソリューションを選択する前に、まず基本的な電力品質テストを実施して高調波スペクトルを特定することをお勧めします。特に複雑な高調波問題についてのみ、包括的な解決策を検討する必要があります。多くの場合、最も単純な解決策が最も効果的な解決策であることを覚えておいてください。