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翻訳: T.Sato
私は、このシリーズの主題に強く関係している、おそらくいずれ完全な国際規格となるであろう IEC Technical Specification (TS) を読んだところである。 IEC/TS 62578/Ed.2/CD は、 「パワー・エレクトロニクス・システム及び機器 ―― 150kHz 以下のエミッション限度の推奨値を含む、 アクティブ・インフィード・コンバータ・アプリケーションのサービス条件と特性」 と題されている。
CD という略語はそれが委員会草稿であることを示し、 これは最近、BSI 文書 GEL/210/12_12_0093 として英国EMC国家委員会で回覧された。 残念ながら、この記事の出版の時点でコメント送付期限は過ぎているだろう。
IEC/TS 62578 は、通常の AC-DC コンバータや AC-AC インバータの AC 整流器を置き換える、 AC 電源システムとパワー・コンバータの DC リンクのあいだに接続される スイッチ・モード・パワー・コンバータである、 公式には「アクティブ・インフィード・コンバータ」 (AIC) と呼ばれるものをカバーする。 Figure 1 は数種類の AIC の1つで用いられている半導体チョッパのブロック図の例を示す。
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| Figure 1: 電圧源型 AIC のチョッパのブロック図 |
普通の主電源整流器と異なり、 AIC は AC 主電源から DC リンク、あるいは DC リンクから AC 主電源へと 電力 (有効電力と無効電力の双方) を双方向で伝送でき、その方向はミリ秒単位で制御できる。
それらは、回生制動中に回転機とその負荷の内部エネルギーを AC 主電源へ吸い上げるために、 DC 可変速駆動システムの DC リンクで良く用いられている。 これは、通常は、 発電のための化石燃料の燃焼からの CO2 エミッションを低減して地球を救うために、 それと同時にエネルギーのための出費を低減するために (電源に戻されるエネルギーを測定する適切な電力計が設置されている場合のみ)、 エネルギーを制動抵抗で熱として捨てるよりも良いとみなされている。
AIC は、その所有者に金をもたらすために余剰電力 (ローカルに接続された負荷での消費を超えた分) を AC 主電源に送れるように、 あらゆる電圧と電力の太陽光、風力、 そしてその他の種類の「グリーン・エネルギー」発電スキームでも用いられている。
それらは、低周波 AC 電源高調波の制御を助けるために、 無停電電源システム (UPS)、モータ駆動システム、そしてアクティブ・フィルタでも用いられている。 これは正弦波 AC 電流を合成することで行なわれる。 その一部は、さらに、電源側の電圧の既存の高調波歪みを補償することもできる。
AIC は、電力 (有効電力と無効電力) を双方向で動かす (発電と回生) ことで 電源システムの力率を改善するために用いることもでき、 システム内のエネルギーの節約や電源電圧の安定化を可能とし、 また再生可能エネルギー源や電力蓄積デバイスの電源への接続を可能とする。 「グリーン・エネルギー発電」での AIC の使用は非常に急速に成長している産業分野であり、 将来的には、国家電力網 (しばしば国家電力グリッドと呼ばれる) の性能、電源品質、 そして安定性への顕著な影響を持つ。
その使用は、スマート・グリッド ――総合的な効率の最適化のために (そして CO2 エミッション抑制の国家目標に適合させ、地球を救うことを助けるために) 発電機と負荷の集合体を持続的にバランスさせ、 また電力品質と安定性を維持する (そして電源の可用性、その「アップタイム」の維持や向上を行なう)、 コンピュータ・ベースの制御が組み込まれた国家電力網のために選ばれた一般的な呼称―― の運用のためにも重要である。 AIC の急速な増加、そして将来の非常に大きな数、そしてその国家的また国際的な重要性のため、 当然、その動作と EMC に関する規格を持つことが必要である。 IEC/TS 62578 は全ての種類の AIC の動作条件と典型的な特性を述べる。 それは、2kHz から 9kHz のあいだの電源インピーダンスの最新の結果と 電源に直接接続されたコンデンサの耐力に基づく、 AIC の電源システムへのエミッション限度に対する実際的で分析的なアプローチも与える。 このアプローチは 150kHz 以下のエミッション限度に対する推奨値ももたらす。
UK 以外では、そのコピーは、相当する国家委員会に参加している代表から入手する必要があるだろう。 一部の大きな製造業者や政府機関は該当する委員会に代表を出しており、 もしあなたがそのような組織で働いているならば、同僚からコピーを入手できるであろう。
あなたがこれを読む時は、この CD へのコメントを国家委員会に送るには遅すぎるであろうが、 この先、そうする機会が何回もあるであろう。
ここで、IEC/TS 62578/Ed.2/CD の、この記事の観点で特に注意を引く章のいくつかを示しておく:
4.1 基本的なトポロジーと動作原理
4.2.1 正弦波条件のもとでのコンバータ定格
4.2.2 高調波電流の場合のコンバータ定格
4.2.3 動的条件下でのコンバータ定格
5.1.3 2kHz から 20kHz の範囲の電源系統インピーダンス
AIC のパルス周波数とその高調波の範囲での電源系統インピーダンスの値は 電気/電子デバイスの伝導性エミッションに顕著な影響を持ち得る。 インピーダンスの値が高くなれば、概ねそれに比例して電圧妨害レベルが高くなる。 中央ヨーロッパの様々な産業用/公共電源系統の IPC (MV/HV グリッド網への接続点) での 電源系統インピーダンスが特別な調査プロジェクトで調査され、 高調波や伝導性エミッションの同定のための AIC のシミュレーションや試験に際して用いるべき 値についての結論が導かれた。
5.1.4 適切なインピーダンス安定化回路網 (LISN) についての提案
シミュレーションによるシステムの擾乱の予測のためには、 電源系統インピーダンスの分析的モデルが必要である。 この章では、シミュレーションで使用できるモデルが示される。
5.1.5 2kHz から 9kHz の範囲のエミッション限度の設定に関する勧告
5.1.5.1 電源系統に接続されている電力用コンデンサのイミュニティと 2〜9kHz の周波数範囲の両立性レベルに関する勧告
5.1.6 150kHz 以下の妥当な AIC エミッション・レベルの論拠
5.1.7 2kHz〜9kHz の周波数範囲の産業用機器への影響
5.2 高周波現象 (> 150kHz)
5.4 漏洩電流
5.5 システム・インテグレーションの側面と特定の試験
6 電圧源型、2レベル・テクノロジーの PWM アクティブ・インフィード・コンバータの特性
7 電圧源型、3レベル・テクノロジーの PWM アクティブ・インフィード・コンバータの特性
8 電圧源型、マルチ・レベル・テクノロジーの PWM アクティブ・インフィード・コンバータの特性
9 電圧源型 F3E AIC の特性
F3E AIC は標準的なダイオード・ブリッジと逆並列接続された IGBT から成る。 電流が負荷に向けて流れる (例えば PWM モータ・インバータ) 時、それはダイオードを流れる。 電流が電源系統に向けて流れる時、それは IGBT を通る。
10 電圧源型、パルス・チョッパ・テクノロジーの AIC の特性
11 電流源型、2レベル PWM AIC の特性
これは、EMC+Compliance Journal に掲載された記事を、 その許諾を得て T. Sato が翻訳したものです。 この翻訳については、原著者らはいかなる責任も持ちません。 これについての意見、質問などは VEF00200@nifty.com (T.Sato) 宛にお送り下さい。
Last update: 2012-09-17