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富士电机技术期刊

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专辑：电力电子设备

专辑：电力电子设备

富士电机致力于可自由操控电力的电力电子技术，为世界能源领域作出贡献。电力电子的应用领域包括产业用变速驱动、产业用电源、太阳能发电、感应加热装置、电力铁道用电机产品、汽车相关电机产品等众多领域。电力电子设备以回路技术、控制系统、功率半导体为基础技术，在充分考虑市场需求的同时，在各领域均实现了独有的发展，为实现可持续发展社会不断作出贡献。

电力电子设备技术的现状与展望

河野　正志　?　广濑　　顺　?　蓝原　隆司

为在能源领域为世界作出更大贡献，富士电机正致力于开发可自由操控电力的电力电子技术。电力电子设备以回路技术、控制系统和功率半导体为基础技术，在各领域均得到了长足发展。变频器不仅能满足功能安全标准的要求，而且还采用了EMC解析、高速同步通讯等技术。UPS安装有镍氢电池，并采用了高级中性点钳位式（AT-NPC）三电平转换技术。另外，富士电机还开发了用于铁路车辆、电动汽车的电力电子设备、高效服务器专用电源及大容量功率调节器等，在各个领域广泛推广电力电子技术，以满足安全、小型、节能等要求。

通用变频器伺服系统的最新技术

酒井　利明　?　井本　博幸

通用变频器被广泛应用于输送装置、空调装置及机床等产业领域。同步驱动系统实现了采用自整定、矢量控制的系统构建的方便性，空调专用变频器通过定温差控制、末端压力预测控制功能实施节能、省电，高性能矢量控制型变频器响应将适用范围扩大至高速、多轴控制等的需求，完善了新产品阵容。伺服系统通过开发新产品，实现了按用途区分自整定以进行最佳化调整、丰富了置换旧机型的手段、开发了考虑使用方便性的成套产品等。

高性能矢量控制型变频器“FRENIC-VG”

田中　正男　?　山本　　健　?　木内　忠昭

进行普通工业用途交流电机调速控制的变频器，主要采用V/f 恒定控制或矢量控制。富士电机全新开发了高性能矢量控制型变频器“FRENIC-VG”，在实现高精度化、高功能化的同时还对应功能安全标准。本变频器具有最佳化检测回路、改善速度控制精度、无速度传感器矢量控制、采用多重化系统、连接“E-SX总线”等多种特点。此外，作为应用实例，实现了拉丝机的最佳化张力控制、卷取机的控制回路小型化，起重机则实现了对应大容量、高起动扭矩、恒効率控制等。

高效IPM 永磁电机“GNS 系列”、“GNP 系列”

广濑　英男　?　中园　　仁

近年来，全球规模的资源需求剧增和能源使用量削减已成为重要问题。为了解决这些问题，富士电机开发了力求将所发生功耗降低至极限程度的高效IPM永磁电机“GNS系列”、“GNP系列”。除了提高电动机效率外，富士电机还通过与变频器等电力电子装置的组合进行转速控制，从而实现了大幅消减用于风扇、泵用途时的耗电量。同时，还改善了替换现有在用电动机和更换轴承的便利性，进一步唤起了节能相关的需求。

水冷大容量高压变频器“FRENIC4800VM5”

木谷　昌史　?　花泽　　昌　?　安达　昭夫

伴随着设备的大规模化，用于驱动钢铁、有色金属压延主机及大型鼓风机、压缩机等设备的高压变频器不仅要求实现更大容量，而且需要缩减安装柜尺寸。为了满足这些要求，富士电机正在研究水冷技术和小型化技术。经过长期积累的解析和实验研究，通过水冷技术提高冷却性能和可靠性，实现了水冷大容量高压变频器“FRENIC4800VM5”的产品化。与本公司原有产品相比，实现了2.4倍的大容量输出和仅为原尺寸1/3的紧凑的安装柜外形尺寸。

电动汽车用快速充电器“FRCM 系列”

川浦　正人　?　畠中　伸治　?　守山　　亨

电动汽车陆续投放市场后，日本国内的快速充电站的设置正在加速。富士电机开发了采用通用变频器的快速充电器并加入此市场。此次，基于前端电源开发了三电平电动汽车用快速充电器。电源单元为高频绝缘类型，解决了高次谐波的问题。充电器柜重量仅210kg，采用薄型结构，厚度仅为480mm，与普通的自动售货机相同。面板采用人性化设计，使用更加方便，同时采用安全设计，在出现异常时可通过硬件处理进行输入和输出的双重切断。

铁路车辆用电力电子设备

梅泽幸太郎

铁路车辆具有能源效率高、环保等特点，作为大量、高速、安全且经济的运输手段在世界范围内被引起注目。富士电机顺应节能、环保市场的需求发展趋势，将采用了最新电力电子技术的铁路车辆用电气设备，提供给日本国内及海外市场的车辆用推进系统（驱动系统）、辅助电源装置、侧拉门用关门装置等门系统。此外，富士电机还积极进入北美、亚洲等海外市场，推进对应海外标准及本地生产。

符合80 PLUS 准则的高效率前端电源

轻部　邦彦　?　多和田信幸　?　中原　智喜

从交流电源转换为直流电源的开关电源被搭载于众多电子设备，伴随着电子设备的发展，其市场也不断扩大。富士电机根据信息通信设备的前端电源的在内的开关电源的小型、高效率、高品质的要求，进行了相关产品的研发和产品化工作，致力于80PLUS准则所要求的电源高效率化。有5 种机型获得Gold级认证，1种机型获得Platinum级认证。通过应用最新的半导体元件，进一步提高电源效率和高功率密度，正在努力实现通过新设的Titanium级认证。

UPS 用电源管理平台“FCPOP”

岩井　一博　?　木村　照道

富士电机拥有广泛的UPS 产品阵容，需要对从大中容量UPS到小型UPS提供具有统一性的电源管理系统。为此，开发了UPS用电源管理平台“FCPOP”，并在此基础上开发了将各UPS相应部分层叠的新结构电源管理系统。电源管理系统由UPS 监视软件、综合电源管理软件、网络接口卡、关机软件等组成，能够向用户提供具备统一性的产品概念和操作性。

UPS 中新型电池的评估及应用技术

中泽　浩志　?　滨田　一平

富士电机出于环保的要求，正在研发搭载新型电池的UPS，以替代对环境有害的铅蓄电池的UPS。此外，富士电机还开展了蓄电装置的研发，与蓄电池生产商协作，共同对电动汽车及混合动力汽车所搭载的锂离子电池进行应用技术方面的验证。对在日本国内受到重视的新型电池，橄榄石型磷酸铁锂离子电池进行评估，并研究将其搭载于UPS。此外，还实现了搭载采用同样评估方法的锰酸锂离子电池的UPS 的产品化。

面向数据中心的搭载镍氢电池“LX 系列”小型UPS

大岛　雅文　?　森藤裕治郎　?　椎名　启顺

为提高电力使用效率、减少冷气设备用电量，数据中心有采用户外气温进行冷却的方式的倾向。因此，要求内部使用设备在高温环境下能具备更长的使用寿命。富士电机开发了面向数据中心的采用镍氢电池的“LX系列”小型UPS，并实现了产品化。采用了富士电机独有的双变换器方式，实现了高温环境下电池的长寿命化、装置的小型化及通过高频脉冲宽度调制（PWM）提高了产品性能。产品备有丰富的选配件，并且对应RoHS指令。

面向百万瓦级太阳能发电站的户外设置型高效率功率调节器“PVI1000”

藤井　干介　?　藤仓　政信　?　菊池　贵之

太阳能发电市场正在从家用小规模发电向百万瓦级太阳能发电站大规模发电扩展。富士电机开发了适用于百万瓦级太阳能发电站的单机容量1MW 的功率调节器（PCS）。该PCS采用高级中性点钳位式（AT-NPC）三电平IGBT模块，实现了世界最高水准的运行效率。此外，由于采用了将高压变压器和PCS在同一基础上进行一体化的变电所形式，可降低设置成本。同时，通过采用持续运行功能及单元并联冗余化，能够实现高可靠性的太阳能发电。

面向数据中心的应用高级中性点钳位式三电平大容量高效率 UPS“ 7000HX 系列”

山方　义彦　?　川崎　大介　?　高桥　　升

近年来，随着ICT 的进一步发展，以数据中心为代表的建筑市场更加重视环保性能、经济性，对于其电源设备“高效率、高可靠性、节省空间”的要求愈发强烈。为了响应这种需求，富士电机研发了大容量高效率 UPS“ 7000HX系列”（400V、500kVA）。最高效率达97%，安装尺寸比原有机型减少了30%。此外，还能够通过并联运行提供稳定的电力。为了实现上述目标，电力转换回路采用三电平回路结构，其开关元件使用了富士电机研发的逆阻型IGBT 三电平专用模块。

搭载碳化硅（SiC）元件的电力电子设备

松本　　康　?　近藤　　靖　?　木村　　浩

采用使用碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等主电路材料的功率半导体，是进一步实现电力电子设备的小型、轻量、低损耗化的有效手段。通过在通用变频器内搭载使用Si-IGBT（绝缘栅双极晶体管）?SiC-SBD（肖特基二极管）半导体的混合模块，能够将变频部分的损耗降低25%。此外，将All-SiC模块搭载于太阳能发电用功率调节器后，不仅可将主电路部分的效率提高至99%，装置整体的体积与原有机型相比缩小了四分之一。

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