半導体スイッチのある機器の場合、設計によっては必ずしも回路の確実な絶縁が確保されるとは限りません。そのため、コンタクタやリレーと同様に、電気機械式コンポーネントには全極電気的絶縁を実装しています。
DCグリッドにおけるスイッチング、測定、監視 DCベースの電源供給の特長をご紹介します。ここでは、エネルギーフローの確実なスイッチング、正確な測定、常時監視が特に重要です。これらの重要な機能の詳細をご説明します。
DCグリッドのスイッチング、測定、監視において考慮すべきこととは。
直流（DC）と交流（AC）の主な違いは、グリッド内での電荷の流れ方です。直流の場合、電荷は常に1方向に流れますが、交流の場合は方向が周期的に変化します。
DCグリッド内でのスイッチングでは、電流はACグリッドの様にゼロを交差することはありません。そのため、消去することがより難しいアーク放電が生じることがあるため、直流のスイッチングはより危険な可能性があります。DCグリッド内での測定は、電圧と電流が一定なため、より簡単です。ACグリッドでは、電圧と電流がサイン波に従って変化するため、RMS値を測定します。
DCグリッド向けの監視システムは、一定の電圧と一定の電流向けに設計する必要もあります。欠相など、ACグリッドで発生する一部の故障タイプは、検知されない可能性があります。
DCグリッドにおけるスイッチング アーク放電のないスイッチングの要件
DC INDUSTRY2プロジェクトの一環として、フエニックス・コンタクトは産業界や研究機関の参加者と協力して、DCグリッドのトピックを研究しました。このフレームワークでは、DCグリッドにおけるスイッチングに関して、次の要件が形成されました。
保護機器の主なタスクは、過電流や短絡が発生した時に、妥当な時間内に安全にシャットダウンすることです。DC負荷の場合、過電流や短絡の場合の安全停止はAC負荷の場合と同様に重要です。そのため、これらのシステムの安定性と安全性にとって、確実にシャットダウンすることが非常に重要です。
電圧が高すぎる場合、サージ保護システムが特に負荷への損傷を防止します。
不足電圧保護システムにより、負荷が十分高い電圧でスイッチオンになることを確保します。
スイッチングの瞬間、スイッチング機器の出力で荷電されていない容量性負荷（中間回路など）により、短時間の短絡状態が発生します。これらの電流ピークを防ぐため、コンデンサは機器出力とコンデンサの電圧が調和するまで予備充電されます。
地絡には、人やシステムに損害を生じるリスクが伴います。この危険を考慮する必要があります。短絡保護は機器の障害の際にスイッチオフするのに対し、地絡保護は機器とグランドの間のエラーを保護します。
DCグリッドにおける測定 計量法に準拠の精度
DCグリッドの大きな特長は、エネルギーを供給し戻すことができる点です。しかし、このアプリケーションには正確な測定が必要です。交流（AC）と直流（DC）の両方のエネルギーメーターは、財務課金に使用される場合、計量法の対象となります。DCグリッドでは、精度を高め変換損失を削減するために、直接DC測定することが理想的です。ACグリッドとは異なり、DC測定は位相シフトを考慮する必要がないため、より簡単です。
DCグリッドにおける監視 クローズドループ制御はACグリッド内より容易
電力網において、測定は監視の前提条件です。監視により、システム内でリミット値を確実に守ることができます。例えば、DCグリッド内の電圧は650 Vを超えてはなりません。設定ポイントから逸脱した場合、監視システムが反応して対策を始める必要があります。一方これは、システムを制限したり非常時にはスイッチオフする場合があることを意味します。ACグリッドとは対照的に、DCグリッドにおける監視は、電圧を一定に保つ「だけ」で良いので、よりシンプルです。1つの例はフエニックス コンタクトのBuilding 60です。ここでは、AIC（アクティブインフィードコンバータ)が監視とクローズドループ制御において重要な役割を果たします。グリッド内の電圧が低下した場合、AICがバッテリーストレージシステムまたはACグリッドから電力を供給します。グリッド内の電圧が上昇した場合は、エネルギーは保存されるか公共グリッドに戻されます。
革新的なDCサーキットブレーカ 高いDC負荷のスイッチング向けのCONTACTRON ELR HDC
発電機、ストレージシステム、負荷をDCグリッドに統合するには、アーク放電のないスイッチングなど、特別な課題があります。すべてのDC分岐で、安全なスイッチングを確保しなければなりません。CONTACTRON ELR HDCは、DCグリッドで使用するための要件を満たす、市場初の多機能DC充電サーキットブレーカです。
安全なDCグリッドのための製品とソリューション
研究開発 当社は革新的な強みと将来のセキュリティが特徴
産業でのDCグリッドの使用は、始まったばかりです。そのため、まだ技術的なハードルや基準が確立されていないことが、依然としてお客様にとっての課題となっています。これに対処してDCグリッドの開発を促進するため、フエニックス・コンタクトは、直流のトピックに関する、ODCA、Shift2DC、HybSchaDCなどの国際的な研究プロジェクトと委員会に、長年にわたり参加してきました。また、自身の製品開発にも多額の投資を行っています。
