可変速駆動システム関連規格の状況 -...

平成21年電気学会産業応用部門大会シンポジウム S10S10 - 6 パワーエレクトロニクス関連規格の状況と展望

可変速駆動システム関連規格の状況2009年9月2日

赤木泰文 (東京工業大学)秋田佳稔 (日立製作所)井上博史＊ (日本電機工業会)大澤千春 (富士電機システムズ)川上和人 (東芝三菱電機産業システム)高橋弘 (富士電機アドバンストテクノロジー)増田博之 (東芝三菱電機産業システム)

2

可変速駆動システムの概要

地絡検出

電動機

被駆動装置

センサ電動機冷却ファン

変換器冷却ファン

制御装置保護装置

上位制御装置

高調波フィルタ

発電制動装置

順変換器

逆変換器

補助電源

インタフェース

BDM

CDMPDS

変圧器

高調波フィルタ

制御装置電源

PDS: Power Drive System可変速駆動システム

CDM: Complete Drive Module駆動モジュール

BDM: Basic Drive Module基本駆動モジュール

3

PDSのIEC規格一覧

コントローラとドライブ間のリアルタイムシリアル通信

200261491電力インタフェースの電圧仕様作成中61800-8

PDSに関する共通インタフェースおよびプロファイルの仕様

200761800-7負荷責務および対応する電流定格の種類の決定方法200361800-6安全要求事項200761800-5

一般要求事項－1000Vを超え35 kV以下の交流可変速駆動システムの定格仕様

200261800-4EMC要求事項および試験方法200461800-3

一般要求事項－低電圧交流可変速駆動システムの定格仕様

199861800-2

一般要求事項－低電圧直流可変速駆動システムの定格仕様

1997 61800-1 名称(翻訳) 発行年規格番号

4

IEC審議体制

SC22G: PDS

TC2: 回転機

WG 6: IEC 61800-5-1/2の制定

WG 10: PDSの情報交換のためのプロファイル

WG 11: IEC 61800-8の制定

MT 7 : IEC 61800-3の改正

MT 9: IEC 61800-2の改正

MT 11: IEC 61800-5-1の改正

TC2-SC22G/JWG26: IEC 60034-25の制定

TC2-SC22G/MT9: IEC 60034-25の改正

5

IEC審議体制(国内)IEC/SC22G国内委員会で審議エキスパートが国内委員会の幹事を務め，担当する審議文書に対する意見取りまとめを実施– 委員長：赤木– 幹事：川上 (IEC 61800-1/2/4担当)　　　大澤・井上 (IEC 61800-3担当)　　　秋田 (IEC 61800-5担当)　　　高橋 (IEC 61800-7，IEC 61491担当)　　　増田 (IEC 61800-8，TC2関係担当)

– 委員：金，今柳田，漆畑，河村，菊地，古賀，片田

6

IEC規格概要：IEC 61800-1/2

1 kV以下の直流PDS (IEC 61800-1)，交流PDS (IEC 61800-2)の定格仕様を規定

2016年に改正予定

安全および警告ラベル9

製品情報8

試験7

性能要求事項6

定格5

使用状態4

機能的特徴3

定義2

一般事項1

見出し(翻訳)箇条

7

IEC規格概要：IEC 61800-3

PDSの電磁両立性(EMC)要求事項を規定した水平規格

2010年の発行を目標に部分改正作業中

試験7

エミッション6

イミュニティ要求事項5

共通要求事項4

用語および定義3

引用規格2

適用範囲および目的1


8


1 kVを超える交流PDSの定格仕様について規定


効率決定11試験10PDS構成上の要求事項9PDS主要機器8制御性能要求事項7定格6使用状態5システムトポロジーの概要4定義3引用規格2適用範囲1


9

IEC規格概要：IEC 61800-5-1

電気的，熱的およびエネルギー安全性について規定した水平規格


情報および表示要求事項6試験要求事項5

電気的，熱的およびエネルギーの危険に対する保護

4用語および定義3引用規格2適用範囲1


10

IEC規格概要：IEC 61800-5-2

安全関連用途に使用されるPDSの機能安全について規定した水平規格


変更10試験要求事項9検証および妥当性確認8使用に関する情報7

安全設計PDSの設計および開発に関する要求事項

6機能安全の管理5指定された安全機能4用語および定義3引用規格2適用範囲および目的1


11


負荷責務および電流定格に関する技術報告書

2016年に改正予定非繰返し負荷責務の責務クラス

4定格値3定義2一般事項1


12


PDS－コントローラ間のインタフェース，およびPDSの制御モードに応じたプロファイルを規定


附属書の構成8プロファイル仕様の拡張7アプリケーションモード6機能要素5一般アーキテクチャ4用語，定義および略語3引用規格2適用範囲1


個別のネットワーク技術に対するマッピング

7-3プロファイルタイプ7-2

基本的なインタフェースの定義

7-1

13


変換器と電動機との間の電力インタフェースの電圧に関してまとめた技術仕様書

2010年4月の制定を目標に作成中

設置および例11

セクションモデルによる電力インタフェースの電圧計算指針

10

変換器出力端子－電動機間のケーブル部

9フィルタ部8出力変換基部7入力変換器6電源部5システムアプローチ4定義3引用規格2適用範囲および目的1


14

IEC規格概要：IEC 61491コントローラとドライブ間のリアルタイムシリアル通信規格

TC65 (工業プロセス計測制御)が作成し，SC22Gに移管IEC 61800-7 に包含されたため，内容を簡潔にした技術報告書として見直しを完了，出版待ち

15

PDS関連国内規格一覧

安全関連用途に適用するPDSの機能安全(作成予定)

PDSの電気的，熱的およびエネルギー安全性(作成中)

可変速駆動システム (PDS)－電磁両立性 (EMC)要求事項および試験方法

2008 JIS C 4421 高電圧交流可変速駆動システム2008 JEC-2453

低圧交流可変速駆動システム2002 JEC-2452

直流可変速駆動システム2002 JEC-2451 名称発行年規格番号

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国内規格概要：JEC-2451/2452IEC 61800-1/2に対応して作成JEC規格の様式に合わせて構成を変更し，国内独自の内容を盛り込んでいる

安全および警告ラベル9製品情報8表示7試験7試験6性能要求事項6性能5定格5定格4使用状態4使用状態3機能的特徴3定義2用語の意味2一般事項1適用範囲1

IECJEC

17

国内規格概要：JEC-2453IEC 61800-4に対応して作成JEC規格の様式に合わせて構成を変更し，国内独自の内容を盛り込んでいる

効率決定11効率決定10試験10試験9

PDS構成上の要求事項9PDS構成上の要求事項8

PDS主要機器8PDS主要機器7制御性能要求事項7性能6定格6定格5使用状態5使用状態4システムトポロジーの概要4駆動システム構成の概要3定義3用語の意味2引用規格2適用範囲1適用範囲1

IECJEC

18

国内規格概要：JEC-2453

U＊LF最低 3 kVtA≒1 s

電圧ステップ( ULF)関連するピーク立上り時間(tA)

③巻線端のター　ン間(層間)絶　縁

ULF＝1.1UIns　　　

　 ≒0.9UIns

対地最大電位差(ULF)②主絶縁(対地)

ULL＝1.1UIns　　≒1.6UIns

電動機線間電位差(ULL)

①主絶縁(相間)

三相電動機の電圧ストレス耐量

関連するピーク電圧値

絶縁システムの制約箇所

0.01 1 　 2 3 ms

ULF ta'

ULF

ULL

tA t t

③

②

②

①

＊ULF

0 1 2 3 ms

U

VW

① ②

③

tA

u(t1)

u(t0)

u(t)

u(t) = u(t1) - u(t0)

100%

90%

0%

10%

t

t0

t1

0 1 2 3 ms

2

3/2

t t

19

国内規格概要：JIS C 4421IEC 61800-3に対応して作成規格の構成は，IEC 61800-3と同じ電源系統の相違などの国内事情によってそのまま適用できない項目については，国内独自の内容を盛り込んでいる

国内独自の内容として，高調波の規定を附属書として追加

20

国内規格概要：JIS C 4421

商業，軽工業及び工業用環境。ただし，住宅用の低電圧商用電力系統に中間変圧器なしで接続する商業及び軽工業施設を除く

第2種環境

住宅環境，並びに住宅用の低電圧電力系統に中間変圧器なしで接続する商業及び軽工業施設を含む環境

第1種環境説明環境

定格電圧600V若しくは定格電流100Aを超える，又は第2 種環境の複雑なシステムで用いることを想定したPDS

C4

第2 種環境で用いることを想定し，かつ，第1種環境で用いることを想定していない定格電圧600V以下のPDS

C3

第1種環境及び第2種環境で用いることを想定し，組込み装置でも移動可能な装置でもない，定格電圧600V以下のPDS

C2

第1種環境で用いることを想定した，定格電圧が600V以下のPDS

C1説明カテゴリ

21

国内規格概要： JIS C 4421電源ポートの妨害電圧の参考限度値

3050.50.1540

60

80

100

120

140

周波数(MHz)

限度値

(dB

(V

))

C1C2C3(～100A)C3(100A～)

22

国内規格概要：安全規格

IEC 61800-5-1に対応する国内規格作成作業を進行中

JEC規格またはJISとして制定予定引き続き，IEC 61800-5-2の国内規格化も検討予定

23

PDS関連の誘導機の技術資料IEC/TC2 (回転機)でインバータ駆動する電動機に関する技術仕様書の作成が活性化

SC22Gとの合同作業も検討中

インバータを含む電動機のエネルギー効率選定および適用指針

60034-31(作成中)

インバータ駆動用電動機の指針60034-25 かご形誘導電動機をインバータ駆動する時の指針60034-17

名称(要約)規格番号

24

まとめ

PDSについては，1990年代からIECでの規格化が進み，現在も制定・改正が続けられている。IECにエキスパートを派遣し，引き続きIEC規格への日本意見の反映に努める。

国内においても規格化ニーズが高まっている。ニーズに応じた国内規格の整備を進めていく。

IEC/TC2においてもPDSに密接に関係する技術仕様書の制定・改正が進められている。IEC/TC2国内委員会とも連携して，PDSの立場からIEC/TC2文書への意見反映に努めていく。各方面からの支援・意見提出をお願いする。

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