実用上、周波数変換器には通常、リアクトル、フィルタ、ブレーキ抵抗器、ブレーキユニットを装備する必要があります。これにより、性能の安定性を確保し、機器の寿命を延ばし、電力網や機器への悪影響を効果的に回避できます。各コンポーネントの機能とその理由は次のとおりです。

1. 原子炉
リアクトルは通常、周波数変換器の入力または出力に追加されます。主な機能は以下のとおりです。

高調波と電流変動の低減：周波数変換器は高調波、特に低周波高調波（第5次高調波や第7次高調波など）を発生させます。これらの高調波は電流変動を引き起こし、モータの動作に影響を与え、電力網への負荷を増大させます。リアクトルはこれらの高調波を効果的に抑制し、電力網やその他の機器への影響を低減します。

電流変動を平滑化: リアクトルは、周波数変換器のスイッチング周波数が電流に与える影響を低減し、電流波形を平滑化し、電力網の電流高調波を低減するのに役立ちます。

過電圧と過電流の制限: リアクトルは場合によっては過電圧または過電流の発生を制限し、周波数変換器やモーターを損傷から保護します。

設置理由: 機器を保護し、電力網や電気機器への高調波の影響を軽減し、高周波変動や過電流の問題を回避します。

2. フィルター
フィルタは一般的にインバータの出力端で使用されます。その機能は以下のとおりです。

高周波高調波の除去：インバータから発生する高周波スイッチングノイズは、モーターやその他の電気機器に干渉する可能性があります。フィルタは高周波ノイズを除去することで、システムの安定性を向上させます。

モーターの動作環境を改善します。フィルターはモーターに対する高周波高調波の影響を排除し、モーターの過熱、振動、騒音などの問題を回避し、モーターの動作の安定性を向上させます。

電磁干渉 (EMI) の低減: フィルターは電磁干渉を効果的に低減し、機器が電磁両立性 (EMC) 規格を満たしていることを保証し、他の電子機器の正常な動作に影響を与えないようにします。

設置理由: 高周波干渉と高調波を低減し、システムの電気環境を改善し、モーターやその他の機器を干渉から保護します。

3. 制動抵抗器
制動抵抗器は通常、ブレーキユニットと組み合わせて使用​​されます。主な機能は以下のとおりです。

回生エネルギーの吸収：インバータで駆動されているモータが停止すると、モータの回転慣性により運動エネルギーが電気エネルギーに変換され、インバータにフィードバックされます。対策を講じない場合、過剰な回生エネルギーによってDCバス電圧が上昇し、インバータが損傷する可能性があります。制動抵抗器は、この過剰なエネルギーを吸収し、熱エネルギーに変換することで、DCバス電圧の上昇を抑制します。
ブレーキ効果の向上: 高速モーター駆動アプリケーションでは、ブレーキ抵抗器はモーターの急速減速を効果的に助け、モーターが停止するときに慣性によって過大な逆電流が発生するのを防ぎます。
設置理由: 特に頻繁に始動/停止するアプリケーションでは、モーターの回生エネルギーを吸収してインバータとモーターの安全な動作を確保します。

4. ブレーキユニット
ブレーキユニットは制動抵抗器と組み合わせて使用​​され、主に制動抵抗器の動作を制御および調整する役割を担います。

DCバス電圧の制御：インバータ動作中、モーターの慣性によりDCバスに過剰なエネルギーが逆流し、バス電圧が上昇する可能性があります。ブレーキユニットの機能は、DCバス電圧を監視することです。電圧が高すぎる場合、ブレーキ抵抗器が自動的に作動して過剰なエネルギーを吸収し、バス電圧が基準値を超えないようにします。
高速ブレーキを実現: ブレーキユニットと抵抗器が連携して動作し、モーターが停止またはブレーキを逆転させるときにインバータが余分なエネルギーを素早く消費できるようにして、モーターの停止時間を短縮し、制御システムの効率を向上させます。
設置理由: 回生エネルギーの逆流を制御し、インバータを過電圧から保護し、高速で安全なモーターブレーキを確保します。

まとめ
インバータの実際のアプリケーションでは、リアクトル、フィルタ、ブレーキ抵抗器、ブレーキユニットを設置することで次のことが可能になります。
高調波を効果的に抑制し、電磁干渉を減らし、機器と電力網の安定性を確保します。
モーターの動作効率と寿命を向上させ、高周波ノイズによるモーターの過熱、騒音、振動などの問題を軽減します。
モーターの回生エネルギーを処理し、インバーターの DC バス電圧が高くなりすぎるのを防ぎ、システムの安全で安定した動作を確保します。
したがって、これらのコンポーネントを適切に構成することで、インバータのパフォーマンスが大幅に向上し、システムの安全性が向上し、機器の耐用年数が延長されます。
可変周波数ドライブ（VFD）を使用する場合、すべてのアプリケーションでリアクトル、フィルタ、ブレーキ抵抗器、ブレーキユニットの設置が必要なわけではありません。これらのコンポーネントの設置が必要かどうかは、特定のアプリケーション環境、システム要件、および機器の動作条件によって異なります。これらのコンポーネントを追加する一般的な理由とシナリオを以下に示します。

1. 原子炉が必要となる状況
高いグリッド高調波汚染: グリッド電源条件が不安定な環境、またはグリッドに強い高調波汚染がある環境でインバータを使用する場合、リアクタはインバータのスイッチング周波数によって生成される高調波を低減し、グリッドへの大きな汚染を防ぐのに役立ちます。
高インバーター出力: 特に 50kW を超えるインバーターなどの高出力インバーターのアプリケーションでは、リアクターは電流の変動を効果的に低減し、グリッドと機器への影響を軽減できます。
大きなグリッド電圧変動: リアクトルはグリッド電圧の変動を抑制し、特にグリッド電圧が不安定または脆弱な地域でインバータの正常な動作を確保します。
主な用途: 発電所、重機、鉱山などの高電力負荷を伴うインバーター、厳しい産業用グリッド環境が要求されます。

2. フィルターが必要な状況
モーター駆動における高周波ノイズの問題：インバーターから発生する高周波スイッチングノイズは、モーターや周囲の電子機器に電磁干渉（EMI）を引き起こす可能性があります。アプリケーションで電磁干渉を低減する必要がある場合、またはPLCやセンサーなどの高感度電子機器が近くで動作している場合は、フィルターが不可欠です。
電磁両立性 (EMC) 要件に準拠: 機器が厳格な EMC 標準を満たす必要がある場合、フィルターは電磁放射と伝導の干渉を効果的に低減し、機器が国内または国際的な電磁両立性標準を満たすことを保証します。
モーターの動作を改善: インバーターでモーターを駆動し、モーターの過熱、騒音や振動の増加などの問題がある場合、フィルターにより高周波高調波による影響を軽減できます。
主な用途: 高精度製造、実験装置、通信機器、医療機器など、電磁干渉に対する厳しい要件があるアプリケーション。

3. ブレーキ抵抗器が必要な状況
頻繁な起動・停止またはブレーキ要件：頻繁な起動・停止が必要な場合、モータの慣性により発生する回生エネルギーによってDCバス電圧が急激に上昇する可能性があります。このような場合、ブレーキ抵抗器によってこのエネルギーの一部を吸収し、電圧が基準値を超えないようにすることでインバータの正常な動作を確保する必要があります。
長時間運転を伴う高負荷アプリケーション：モーター負荷が大きく、長時間運転する場合、特にモーターの減速時や停止時には、大きな逆エネルギーが発生する可能性があります。ブレーキ抵抗器は、モーターの慣性による過電圧の発生を防止します。
急速なシャットダウンや負荷の減速が必要なアプリケーション: たとえば、ベルトコンベアやエレベーターなどの急速なシャットダウンが必要なアプリケーションでは、ブレーキ抵抗器によってモーターの減速を加速し、停止時間を短縮できます。
主な用途: クレーン、コンベアベルト、繊維機械、エレベーター、急速に起動および停止するファンやポンプなど。
4. ブレーキユニットが必要な状況
回生エネルギーの制御が必要な場合：急停止や逆ブレーキ時にモーターを使用する必要がある場合、DCバス電圧が高くなりすぎる可能性があります。ブレーキユニットは、この電圧を監視・制御することで、インバータへの損傷を防ぎます。
モータからの回生エネルギーが大きい：高出力インバータ、特にファン、ポンプ、重機などの慣性負荷の場合、モータの慣性によって発生する回生エネルギーが大きくなります。ブレーキユニットはブレーキ抵抗器と併用することで、回生エネルギーを効果的に吸収し、過電圧による故障を回避します。
高負荷および高動的条件下での動作: たとえば、頻繁な速度変更が必要な状況 (エレベーターやクレーンなど) では、ブレーキ ユニットはフィードバック エネルギーを素早く消費し、インバータとモーターを保護するのに役立ちます。
主な用途: エレベーター、クレーン、ベルトコンベア、自動化生産ラインなどの高動的応答モーター駆動システム。

まとめ：
これらのコンポーネントは通常、次の場合に必要になります。

系統品質が悪い場合、高調波が大きい場合、または電圧変動が大きい場合は、インバータと系統を保護するためにリアクトルを設置します。

電磁干渉（EMI）に対する厳しい要件がある場合、またはモーターの動作の滑らかさを改善する必要がある場合は、フィルターを取り付けます。
頻繁な始動/停止や急減速を伴うアプリケーションでは、フィードバック回生エネルギーを制御し、インバータとモーターの安全な動作を確保するために、ブレーキ抵抗器とブレーキユニットを設置する必要があります。
これらのコンポーネントの設置が必要かどうかは、システムの具体的なニーズ、負荷の種類、および動作環境によって異なります。高電力、頻繁な起動/停止、または厳しい電気環境要件が求められるアプリケーションでは、通常、これらの追加コンポーネントの導入が検討されます。