グラゼルさん、あなたはNeo MesstechnikのCEOですね。御社を紹介していただけますか？
NEO Messtechnikの製品は、電力網と再生可能エネルギー技術のあらゆるアプリケーションに焦点を当てています。当社は「電力」企業です。当社の主要製品には、電力品質アナライザー、グリッド・インピーダンス・アナライザー、太陽光発電試験装置などがあります。ハイエンド製品に焦点を当て、技術でリードすることを目指しています。グリッド・インピーダンス・アナライザーは、オーストリア電気技術協会のイノベーション賞にノミネートされました。新しい太陽光発電アナライザーPM-10は、発売後わずか1週間で全大陸に販売され、パワークオリティアナライザーPQA8000Hは、今後10年間に予想されるすべての要件に対応し、今日の市場におけるリファレンス機器となっています。
グリッド問題に関して何かニュースはありますか？
電力網は大きな変革期を迎えている。IGBTやMOSFETのような先進的な半導体技術は、再生可能エネルギー技術や送電網自体に数多くの新しいアプリケーションを促進しています。太陽光発電システム、電気自動車充電ステーション、直流送電網の普及に伴い、送電網は負荷フロー管理や電力品質保証といった新たな課題に直面しています。さらに、これらの進展は、特に高周波グリッド・インピーダンスの面で、送電網の基本的な特性を変化させています。電力品質の問題は、もはや産業環境に限定されるものではなく、電力網全体に広がりつつあります。このような進歩にもかかわらず、標準化作業はまだ進行中であり、直流電流やスーパーハーモニクスを含む多くの新しい現象については、まだエミッション・リミットがないことが多い。
電力品質の専門家はロゴスキーコイルや電流クランプを多用しています。これらは現在でも適切な測定器なのでしょうか？
各技術にはそれぞれ利点と限界がある。ロゴフスキーコイルは、取り付けが簡単で非常に便利ですが、直流電流を測定することができません。鉄芯クランプは、変流器（1A / 5A）の二次側測定にのみ使用されます。これらのクランプでは直流電流を測定できず、さらに帯域幅が制限されています（～20 kHz）。さらに、ホールベースのDCクランプは、地球の磁場によって誘発される大きな誤差のため、小さなDC成分の測定が不正確になるという問題があります。.
アクティブパワーエレクトロニクス（EV充電器、太陽光発電）とその高いスイッチング周波数（GaN、SiC）は、最大150kHz（以上）の周波数範囲でエミッションを引き起こす。SiCベースの周波数インバーターは、すでに50～100kHzのスイッチング周波数を実現している。
ダニセンスはAC/DCゼロ磁束変換器というプレミアムオプションを提供しています。高帯域幅により、DCから500kHzまでの全レンジをカバーすることができます。フラックス補正技術により、ppmレンジでの高精度が保証され、地球磁場や他の磁気による誤差は極めて小さくなっています。PQA8000Hデバイスでは、µAを正確に測定できます。ダニセンストランスデューサの電圧出力は、当社の多くのデバイスが電圧信号を直接扱うことができるため、簡単です。
一部のユーザーは、高い周波数範囲において、指定された精度に関して電流センサーの大きな不正確に気づくことがあります。あなたもこの問題を経験したことがありますか？
これは実際によくあることです。パワーアナライザーのメーカーとして、またシステムプロバイダーとして、私たちは研究所で入手した各センサーを入念に評価しています。データシートに概説されている仕様が満たされていないことがよくあります。例えばホールセンサのように、ある仕様が現実に即していないことは、発注時にさえ予想されます。しかし、Danisenseの製品は、この点で一貫して優れた信頼性を示しています。データシートに記載された仕様は正確であり、ドイツの国立計量機関であるPTBは、周波数測定のベンチマークとしてDanisenseの電流トランスデューサを使用しています。
どのような場合にAC/DC電流センサーが必要なのか説明できますか？
弊社では通常、以下の用途にAC/DCセンサーを必要としています：
- 電力・効率解析
高精度の電力解析には、信号のACおよびDC部分を高帯域幅、高分解能、高精度で測定することが必要です。 - 電力品質解析
電力品質解析では、交流部分だけでなく、直流部分やサブハーモニック部分も重要である。多くの国の技術ガイドラインでは、低電圧領域における寄生DC成分の最大値が定義されています。私たちは、太陽光発電や電気自動車充電器などのアクティブ・パワー・エレクトロニクスの直流エミッションに関する研究プロジェクトや修士論文、学士論文に取り組んでいます。最初の結果は、既存の国家指令に関して、ほとんどのケースでエミッション制限に違反していることを示しています。また、グリッドに沿った直流電流の伝搬についても研究しています。 - 直流送電網
直流送電網は、あらゆる電圧レベルにおいて、今後大きなトピックとなる。ACからDCへの変換やDC/DC変換が行われる場所では、ACとDCの両方を測定する必要があります。すでにIEC TR 63282では、低電圧直流送電網（LVDC）における直流および交流成分測定の必要性が強調されている。もちろん、直流送電網における電力品質監視は交流送電網とは異なるが、高周波エミッション（キーワード：スーパーハーモニクス、EMC、コモンモード）の原因となる高いスイッチング周波数（PWM、DC/DC）が存在する。
ACアプリケーションの場合、電力分析にAC電流センサーを使用することもできますか？
私は以前、さまざまな会社でパワーアナライザーの開発を専門にしていました。例えば周波数インバーターの効率評価では、交流電流センサーによる電流測定は不可能です。現在では、すべての機器の99％がパワーエレクトロニクスを使用しており、交流から直流への会話では、直流から数MHzまでの広い周波数範囲の電流が発生します。その結果、電力と効率を正確に測定するには、高精度のゼロ磁束変換器を使用する必要があります。今日のAC/DCコンバーターの効率レベルは90～98％です。
ダニセンスのトランスデューサは、このような用途に最適です。DC精度は素晴らしく、高帯域幅、高ダイナミック、全周波数範囲にわたる非常に低い位相誤差は、最も高い精度が要求される測定に最適です。わずかな位相誤差でも電力測定値に大きな誤差をもたらす可能性があるため、Danisenseの技術はこのようなアプリケーションに特に適しています。
電力品質分析では、かなり小さなDC値を期待しています。50 Hzの振幅が非常に大きい場合、これは技術的に可能ですか？
直流値は2桁mAの範囲にあり、同時に50Hzの高い振幅を持つため、信頼できる値を提供する非常に精密で安定した電流センサーが必要です。ダニセンスの電流トランスデューサは、このような場合に非常に適しています。また、グリッドインピーダンスの測定にもダニセンスの高精度電流トランスデューサを使用しています。
なぜACネットワークのDC成分を測定することが重要なのか？
モーターやトランスのような誘導部品は、直流部品によってあらかじめ磁化されている。その結果、メーカーによって指定された磁気動作点がずれる。その結果、機器の損失が増加し、経年劣化が早まります。トランスが直流オフセットによって磁気飽和範囲に押し込まれると、ハムノイズが発生し、その結果、騒音公害が大幅に増加します。さらに、トランスは非線形デバイスとなり、高調波も発生します。
パッシブ変流器を備えたエネルギー・メーターも、直流成分によって精度に影響を受ける可能性がある。
直流成分の影響に関しては、直流成分が実際の送電網でどのような挙動を示すかについて、さらなる研究を開始した。論文は
7th International Conference on Smart Energy Systems and Technologies, SEST 2024
https://sest2024.polito.it/
しかし、インバーターには、定められた国家承認プロセスによるユニット認証がある。これによって、機器が最新の規格に適合していることが保証される。
直流成分を測定する場合、疑問が生じる：「どのようにするのか？ホール電流クランプはしばしば不正確すぎます。このような場合、フラックスゲートのダニセンストランスデューサーをお勧めします。さらに、ダニセンスの試験所はIEC 17025の認定を受けています。
また、ユニット認証のための試験はインバータ1台のみであるため、この試験を実施するかどうかはメーカーの自由である。
インバーター・メーカーが直流コンポーネントに関してどのように装置を改善すればよいでしょうか？
インバータ出力の直流成分は監視されていないことが多い。この成分がインバータの制御回路に入力されると、制御ユニットが対応する補正を開始する可能性がある。少なくとも型式試験の段階では、直流成分を試験する必要がある。
特に、インバータの真後ろに中電圧までの変圧器があるような大規模なシステムの場合、直流成分の測定はまったく行われない。変圧器が直流成分を伝達することはありません。
私の理解では、低電圧のグリッドには直流電流しか流れない。ということは、より高い電圧レベルはこれらの問題の影響を受けないということですか？
現在、低電圧送電網はより大きな影響を受けている。私たちが送電網に接続するほとんどすべての電気機器は、パワーエレクトロニクスを内蔵している。太陽光発電システム、電気自動車用充電ステーション、ヒートポンプなどは、IGBTやMOSFETをベースとしたアクティブ・パワーエレクトロニクスを使用しており、これらは高いスイッチング周波数で動作し、直流電流の放出も少ない。監視アプリケーションに使用される電流センサーは直流電流を検出できないため、ACネットワーク内の直流電流は完全に無視されます。
それにもかかわらず、より高い電圧レベルの直流電流が注目されているのは、2つの理由がある。一方では、接地された変圧器の中性点を通って、両側が接地されたネットワークセクションにカップリングする可能性がある。その一例が地磁気誘導電流（GIC）である。また、近隣の供給網からの浮遊電流を検出することも可能である。例えば、鉄道システムからの16.7Hzの電流も、アース付き変圧器の中性点に流入する可能性があります。一方、高圧送電網におけるパワーエレクトロニクスの使用は、今後数年間で大幅に増加する。
より高い電圧レベルでは、電力品質測定はより複雑になるのだろうか？
そうだ。電圧測定には高電圧分圧器が絶対に必要だ。電流測定には、変圧器のブッシングを使うことができる。ここで使用する電流センサーは高電圧絶縁を必要としない。
高電圧分野での協力を通じて、当社のデバイスが現在入手可能な分圧器と完璧に動作することを保証しています。また、高電圧アプリケーションにおけるフラックスゲート電流変換器に関する最初の問い合わせを受けました。
最後に読者にメッセージをお願いします。
そうですね、大規模なネットワーク・アプリケーションにおいて、試験・計測事業のラボ機器が後の段階で必要になることがますます多くなっています。例えば、当社の電力品質アナライザーは、ハードウェア的には高精度の電力アナライザーでもあります。
とても有益なインタビューをありがとうございました。
Dipl.-Ing. Bernhard Grasel
CEO
NEO Messtechnik GmbH
Hauptstrasse 7 (Büro)
Sonnweg 4 (Lager)
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