インバータのサイジングは、特定のアプリケーションに適切な電力定格、電圧範囲、電流容量、過負荷耐量、および動作機能を備えたインバータを選択するプロセスです。
キロワット定格と負荷を比較するだけでインバータを選択することは、必ずしも信頼できるとは限りません。モーターには高い始動トルクが必要な場合があり、ソーラー・インバーターは PV アレイの電圧と電流に適合する必要があり、ハイブリッド・インバーターは連続および短期の両方のピーク負荷を供給する必要があります。
したがって、正しいサイジング方法は、使用されているインバーターのタイプによって異なります。産業用モーター用の VFD、系統接続ソーラー インバーター、蓄電池を備えたハイブリッド インバーター、ソーラー ポンプ インバーターには、それぞれ異なるサイズ要件があります。
インバータのサイジングには、システム全体の電気的および機械的条件にインバータを適合させることが含まれます。
通常、主な要因には以下が含まれます。
連続負荷電力。
ピーク電力またはサージ電力。
モーターの始動要件。
電圧と位相。
現在の定格。
負荷タイプ;
PV アレイのサイズ。
バッテリー電力とエネルギー容量。
動作環境;
必要な保護機能と通信機能。
インバータは、目的の負荷を安全に動作させるために十分な大きさが必要ですが、不必要に大きいモデルを選択すると、コストが増加し、動作効率が低下し、システム制御が適切でなくなる可能性があります。
最初のステップは常に、インバーターのタイプとそれが制御する負荷を特定することです。
あ VFD は 、出力周波数と電圧を変更することにより、AC モーターの速度とトルクを制御します。
VFD の場合、通常、モーターの定格電流と負荷デューティは、単にモーターのキロワット定格とドライブのキロワット定格を比較するよりも重要です。
グリッドタイド ソーラーインバーターは、 ソーラーパネルからの DC 電力を、オンサイト負荷またはグリッドエクスポート用の AC 電力に変換します。
サイジングでは、PV アレイの電力、開路電圧、最大入力電流、MPPT 電圧範囲、AC 出力電力、およびローカル グリッド要件を確認する必要があります。
あ ハイブリッド インバーターは 、太陽光発電、蓄電池、グリッド電力、接続された負荷を管理します。
連続負荷電力、ピーク需要、バックアップ要件、バッテリ電力、および予想される動作モードに従ってサイズを決定する必要があります。
動作モードの詳細については、ハイブリッド インバータの用語集の記事を参照してください。
あ ソーラーポンプインバーターは、 太陽光発電電力をウォーターポンプ用の制御されたAC出力に変換します。
設計では、モーター出力に加えて、流量、全揚程、PV アレイの状態、モーター電流、ポンプの始動要件、および水の需要を考慮する必要があります。
これらのインバータのタイプによってサイジング方法が異なるため、すべてのアプリケーションに同じ計算を使用する必要はありません。
連続負荷は、通常の動作中にインバータが供給する必要がある電力です。
複数の電気負荷を備えたシステムの場合、各負荷をリストし、どの負荷が同時に動作する可能性があるかを判断します。同時に使用しないアプライアンスやマシンがある場合は、単純にすべてのアプライアンスやマシンを追加しないでください。
基本的な計算は次のとおりです。
合計連続負荷 = 同時に動作するすべての負荷の合計
たとえば、システムが照明、制御機器、ポンプ、通信デバイスを供給している場合、通常の動作電力は実際の同時使用に基づいて計算する必要があります。
計算には、測定誤差、将来の変更、および通常の動作変動に対する合理的なエンジニアリングマージンを含める必要があります。ただし、マージンが過度であってはなりません。
負荷はワットまたはキロワットで表されることがよくありますが、インバーターの定格は VA または kVA で表される場合もあります。
この関係は次のように推定できます。
皮相電力 (kVA) = 実電力 (kW) ÷ 力率
力率が低い負荷では、同じ有効電力に対してより多くの皮相電力と電流が必要になります。
単相および三相システムの場合、電流は次の式を使用して推定できます。
単相皮相電力:
kVA = 電圧 × 電流 ÷ 1,000
三相皮相電力:
kVA = √3 × 電圧 × 電流 ÷ 1,000
これらの式は初期推定値を提供します。最終的なサイジングでは、効率、高調波、動作温度、メーカーの評価方法も考慮する必要があります。
一部の負荷は、通常の動作時よりも起動時に多くの電力を消費します。
一般的な例は次のとおりです。
誘導モーター;
パンプス;
コンプレッサー;
冷凍装置;
慣性の高いファン。
トランスフォーマー。
特定の電動工具。
インバータが始動電流を供給できない場合、通常の運転電力が定格内であっても、電圧が低下したり、インバータがトリップしたりする可能性があります。
モーターが VFD によって制御されている場合、ドライブは出力周波数を徐々に高めて始動ストレスを軽減できます。これにより、通常、直接オンライン始動よりもモーターの始動が容易になります。
ただし、VFD は次に従って選択する必要があります。
モーター定格電流。
始動トルク;
負荷慣性;
加速時間;
過負荷義務;
動作速度範囲。
負荷の高い用途では、標準負荷電力定格がモーターと一致しているように見えても、ドライブにはより高い過負荷定格が必要になる場合があります。 IFINDの これらのモータと負荷の条件に応じて、 VFD 製品群を 評価できます。
オフグリッドまたはバックアップ システムの場合、インバータは通常の連続負荷と短期間のサージ負荷の両方をサポートする必要があります。
必要なサージ耐量は機器によって異なります。ポンプまたはコンプレッサーは、定常運転時よりも起動時に大幅に多くの電力を必要とする場合があります。
システムは、どのロードを同時に開始する必要があるかを識別する必要があります。複数のモーターが同時に始動する場合、必要なインバーター容量は、それらの運転電力の合計よりもはるかに大きくなる可能性があります。
VFD のサイジングは通常、モーター出力ではなくモーター電流から始める必要があります。
次の情報を確認してください。
定格電力。
定格電圧;
定格電流;
定格周波数;
定格速度;
段階;
接続方法;
モーターの種類;
断熱・冷却方式。
VFD の出力電圧と電流はモーターと互換性がある必要があります。
負荷は、可変トルク、一定トルク、または重負荷として分類できます。
ファンと遠心ポンプは、多くの場合、可変トルク負荷です。コンベヤー、ミキサー、押出機、コンプレッサー、クレーン、および吊り上げ装置には、一定のトルクまたは頑丈な性能が必要な場合があります。
たとえモーターの定格出力が同等であっても、ファンに適したドライブがクレーンには適さない場合があります。
低速で動作するモーターがシャフトに取り付けられたファンに依存している場合、冷却が低下する可能性があります。モーターを長時間低速で動作させる必要がある場合は、追加の冷却または適切なインバーター負荷モーターが必要になる場合があります。
高速動作では、モーターの機械的限界、ベアリングの設計、負荷特性をチェックする必要もあります。
高慣性負荷は、減速中にエネルギーを VFD に戻す可能性があります。 DC バス電圧が過度に上昇した場合、システムには制動抵抗器、制動ユニット、または回生ドライブが必要になる場合があります。
減速時間、負荷イナーシャ、停止頻度、停止所要時間を検討してサイジングしてください。
ソーラーインバータのサイジングには、インバータを PV アレイと AC 負荷またはグリッド接続の両方に適合させることが含まれます。
PV アレイの合計 DC 電力は、インバータの推奨入力範囲内である必要があります。
適切な PV とインバータの比率は、インバータの設計、地域の条件、設置方向、およびシステムの目的によって異なります。わずかに大きめの PV アレイは、弱い太陽光でも有効な出力を維持するのに役立ちますが、インバータの最大 DC 入力電力を超えてはなりません。
PV ストリング電圧はインバーターの動作範囲内にとどまる必要があります。
チェック：
最大開放電圧。
MPPT 電圧範囲。
最小起動電圧。
最大入力電流。
MPPT チャネルの数。
寒冷時の開放電圧は、通常の条件で測定した値よりも高くなることがあります。これは文字列の設計時に考慮する必要があります。
AC 出力定格は、予想される負荷と系統接続に適している必要があります。
商用または産業用システムの場合は、以下も確認してください。
出力位相。
系統電圧。
頻度;
力率制御。
輸出制限。
保護要件。
ローカル相互接続ルール。
太陽光発電パワーコンディショナーは、PV パネルの総ワット数のみに基づいて選択すべきではありません。
ハイブリッド インバーターのサイジングでは、インバーターの電力とバッテリーのエネルギーを個別に考慮する必要があります。
インバータの電力定格により、一度に供給できる負荷の量が決まります。
チェック：
連続出力電力。
サージ出力電力。
モーター始動能力。
出力位相。
バックアップ回路容量。
オーバーロード期間。
システムが送電網の停止時にバックアップを提供することを目的としている場合は、重要な負荷を不要な負荷から分離する必要があります。
バッテリーは、インバーターに必要な電流を供給できなければなりません。十分なエネルギー容量を備えたバッテリーでも、必要な放電電力を供給できない場合は不適切な可能性があります。
バッテリーのエネルギーによって、システムがどれくらいの時間動作できるかが決まります。
基本的な見積もりは次のとおりです。
バックアップ時間 = 使用可能なバッテリ電力量 ÷ 平均負荷電力
実際のバックアップ時間は、インバータの効率、バッテリの放電限界、温度、予備容量、負荷変動を考慮するとさらに短くなります。
たとえば、短期的に負荷が高いシステムには強力なインバーターが必要ですが、長時間のバックアップは必要ない場合があります。夜間動作する負荷が小さい別のシステムでは、必要なインバータ電力は少なくても、バッテリ エネルギー容量は大きくなる場合があります。
意図した動作モードもサイジングに影響します。太陽光発電の自家消費、ピーク負荷管理、緊急バックアップ、オフグリッド運用では、異なる設定と容量マージンが必要になる場合があります。
ソーラーポンプのサイジングは、インバーターではなく水の要件から始める必要があります。
1 日、1 時間、または灌漑サイクルあたりに供給する必要がある水の量を決定します。
計算では次のことを考慮する必要があります。
作物または家畜の需要。
灌漑方法;
季節変動。
貯蔵タンク容量;
利用可能な太陽光。
ポンプのスケジュール。
総動的ヘッドには次のものが含まれる場合があります。
垂直吊り上げ高さ;
まあドローダウン;
配達高さ;
パイプの摩擦。
バルブとフィルターの損失。
出口で必要な圧力。
ポンプは流量と揚程の両方に応じて選択する必要があります。
ポンプモータの電圧、相、定格電流、周波数、電力、始動特性を確認してください。
ソーラーポンプインバーターは、PV アレイの入力電圧と入力電流もサポートする必要があります。モーターの定格出力だけでは、太陽光発電システム全体のサイズが正しいかどうかを確認できません。
太陽の放射量は一日を通して変化します。 PV アレイは、インバータが起動するのに十分な電圧と、ポンプが確実に動作するのに十分な電力を提供する必要があります。
システムは、温度、日陰、ほこり、ケーブル損失、季節の変化を考慮する必要があります。
同じキロワット定格の 2 台のインバータは、過負荷容量、サージ性能、電流定格、または動作制限が異なる場合があります。
モーターやコンプレッサーは、動作電力が許容範囲内に見えても、起動中に小型のインバーターをトリップさせる可能性があります。
頑丈なコンベヤやクレーンは、可変トルク ファンのようなサイズにするべきではありません。
一部のインバータでは、高い周囲温度または高い設置高度では出力ディレーティングが必要です。換気と筐体の設計も、使用可能な容量に影響を与える可能性があります。
インバータが大きすぎるとコストが高くなり、非常に軽い負荷では動作効率が低下する可能性があります。追加容量は、将来の拡張、需要の急増、または高負荷の運用などの実際の要件に基づいて決定する必要があります。
ハイブリッド システムでは、インバータの電力によって、一度にどれだけの負荷を実行できるかが決まります。バッテリのエネルギーによって、負荷がどれだけ長く実行できるかが決まります。
これらは関連していますが、異なるサイジング要素です。
インバータを選択する前に、次のことを確認してください。
インバータータイプ;
連続負荷電力。
ピーク電力と開始電力。
モーター定格電流。
負荷トルク特性
入力電圧と位相。
出力電圧と位相。
PV の電圧と電流。
バッテリー電源とエネルギー (該当する場合)。
必要なバックアップ期間。
ブレーキ要件。
動作温度;
高度と囲い。
コミュニケーション要件;
地域の電力および送電網の規制。
インバータのサイジングは、特定の負荷および動作環境に適した電力、電流、電圧、過負荷、入力、および制御機能を備えたインバータを選択するプロセスです。
両方が必要な場合もあります。単純な負荷の場合、ワットまたはキロワットが開始点となります。モーターや産業用機器の場合、定格電流、力率、始動電流、過負荷容量、負荷の種類も重要です。
すべてのシステムに適用される普遍的な割合はありません。必要なマージンは、開始負荷、将来の拡張、温度ディレーティング、負荷変動、およびアプリケーションデューティによって異なります。
適切なエンジニアリングマージンは役に立ちますが、過度のオーバーサイジングはコストを増加させ、効率を低下させる可能性があります。
モーターの定格電流、電圧、相、電力、周波数、速度、負荷の種類を確認してください。次に、起動トルク、過負荷デューティ、加速、減速、制動、低速冷却を評価します。
VFD は、電力定格だけではなく、モーターとアプリケーションの要件に従って選択する必要があります。
連続負荷電力、ピーク始動電力、バックアップ負荷、バッテリ放電電力、バッテリエネルギー容量、PV 入力、および必要なバックアップ期間を計算します。
インバータの定格電力とバッテリのエネルギー容量は個別に計算する必要があります。
将来の拡張、高い起動電力、または追加のバックアップ負荷が予想される場合は、より大きなインバータが適している可能性があります。
ただし、不必要なオーバーサイジングはシステムコストを増加させ、低負荷時の効率を低下させる可能性があります。追加の容量には明確なエンジニアリング目的が必要です。
必要な水量と全揚程から始めます。次に、互換性のあるポンプを選択し、インバーターをポンプ モーターの電圧、電流、位相、電力、および始動要件に合わせます。
PV アレイは、インバータの許容電圧および電流範囲内に留まっている必要もあります。
インバータのサイジングは、製品のキロワット定格を負荷に適合させるだけではありません。正しい方法は、システムが VFD、系統接続ソーラー インバーター、ハイブリッド インバーター、またはソーラー ポンプ インバーターのいずれを使用しているかによって異なります。
モーター電流、始動トルク、負荷タイプ、PV 入力、バッテリー容量、動作温度、ブレーキ要件、およびバックアップ条件はすべて、最終的な選択に影響を与える可能性があります。
適切なサイズのインバータは、不必要なサイズ変更をせずに負荷を確実に動作させる必要があります。完全な電気的、機械的、環境的条件を評価することで、エンジニアは適切な性能、保護、動作効率を提供するインバータを選択できます。
モーターまたは負荷の定格、入力電力条件、PV またはバッテリーの要件、および使用目的のアプリケーションを IFIND チームと共有します。お客様のシステムに適したインバーター容量と構成の評価をお手伝いします。
